Procedimiento y sistema de caracterización de una variación de la velocidad de partículas o de una aglomeración de partículas contenidas en un líquido, tales como unas partículas sanguíneas.

Procedimiento de caracterización de una variación de la velocidad de partículas o de una aglomeración de partículas,

estando las partículas, tales como unas partículas sanguíneas, contenidas en un líquido (12), comprendiendo el procedimiento las 5 etapas siguientes:

- la introducción (100) del líquido (12) en una cámara fluídica (14);

- la iluminación (120) de la cámara fluídica (14) por medio de un haz luminoso de excitación (18) emitido por una fuente de luz (16), extendiéndose el haz luminoso (18) a través de la cámara fluídica (14) según una dirección longitudinal (X);

- la adquisición (130) de por lo menos dos imágenes (In(x,y), In+m(x,y), I(x,y)) por un fotodetector matricial (20), estando las imágenes (In(x,y), In+m(x,y), I(x,y)) formadas por una radiación transmitida por la cámara fluídica (14) iluminada; y

- el cálculo (140), a partir de las imágenes adquiridas (In(x,y), In+m(x,y), I(x,y)), de por lo menos un indicador (Ind1n,n+m, Ind2) que caracteriza la variación de la velocidad o la aglomeración de las partículas;

caracterizado por que, cuando tiene lugar la etapa de adquisición (130), el fotodetector (20) está dispuesto a una distancia (D2) inferior a 1 cm de la cámara fluídica (14) según la dirección longitudinal (X).

Procedimiento y sistema de caracterización de una variación de la velocidad de partículas o de una aglomeración de partículas contenidas en un líquido, tales como unas partículas sanguíneas.

La presente Invención se refiere a un procedimiento de caracterización de una variación de la velocidad de partículas o de una aglomeración de partículas, estando las partículas, tales como partículas sanguíneas, contenidas en un líquido, comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes:

- la introducción del líquido en una cámara fluídica;

- la Iluminación de la cámara fluídica por medio de un haz luminoso de excitación emitido por una fuente luminosa, extendiéndose el haz luminoso a través de la cámara fluídica según una dirección longitudinal;

- la adquisición de por lo menos dos imágenes por un fotodetector matricial, siendo las Imágenes formadas por una radiación transmitida por la cámara fluídica iluminada; y

- el cálculo, a partir de las imágenes adquiridas de por lo menos un Indicador que caracteriza la variación de la velocidad o la aglomeración de las partículas.

La Invención se refiere asimismo a un sistema de caracterización de la variación de la velocidad de las partículas o de la aglomeración de las partículas contenidas en el líquido, tales como las partículas sanguíneas.

La invención se refiere en particular al campo del tratamiento de imagen sin lente de focalización del haz luminoso que ilumina la cámara fluídica, con el fin de caracterizar un líquido, tal como la sangre.

La invención se aplica en particular a la determinación de un parámetro que se refiere a la coagulación de la sangre, en particular la medición del tiempo de coagulación. Se aplica también a la determinación de un parámetro que se refiere a la aglutinación de partículas en la sangre, en particular la determinación del grupo sanguíneo caracterizando una agregación celular entre la sangre a ensayar y un anticuerpo.

Kalchenko, V. et al., Journal of Blomedlcal Optlcs, 12(5), 052002 (2007) y Plederriére, Y et al., Journal of Blomedlcal Optics, 9(2), 408-412 (2004) describen el análisis de sangre mediante técnicas ópticas.

Se conoce a partir del documento EP 2 233 923 A1 un procedimiento y un sistema de caracterización del tipo citado anteriormente. El procedimiento pretende caracterizar la dinámica de coagulación o de sedimentación de un fluido que contiene sangre. El sistema para la aplicación de este procedimiento comprende una cámara fluídica de recepción del líquido, una fuente de luz espacialmente coherente apropiada para emitir un haz luminoso de iluminación y un espejo de reflexión del haz luminoso en dirección a la cámara. El haz luminoso se extiende según una dirección longitudinal desde el espejo de reflexión hacia la cámara fluídica.

El sistema comprende también un sensor de imágenes, tal como un sensor matricial de tipo CCD (del inglés Charger-Coupled Device) o CMOS (del inglés Complementary Metal Oxide Semi-conductor), dispuesto para permitir la adquisición de una serie temporal de imágenes de un patrón óptico de granularidad generado por la interacción entre las partículas contenidas en la cámara y el haz luminoso. El sistema de caracterización comprende también una unidad de tratamiento de dicha serie temporal de imágenes.

La cámara fluídica está dispuesta entre el espejo y el sensor de imágenes según la dirección longitudinal. La distancia entre la cámara fluídica y el sensor de imágenes según la dirección longitudinal es de algunos centímetros o decenas de centímetros. El haz luminoso emitido por la fuente de luz espacialmente coherente presenta una superficie comprendida entre 10 pm2 y algunos mm2 según un plano perpendicular a la dirección longitudinal y que atraviesa la cámara fluídica.

Un sistema y un procedimiento de este tipo permiten caracterizar eficazmente la dinámica de coagulación o de sedimentación de la sangre contenida en el líquido.

Sin embargo, dicho sistema es bastante voluminoso. Además, permite observar el fenómeno de coagulación sólo en un volumen relativamente reducido de la cámara fluídica.

El objetivo de la invención es por lo tanto proponer un procedimiento y un sistema de caracterización que permita observar un mayor volumen de líquido limitando al mismo tiempo el volumen del sistema de caracterización.

Con este fin, la invención tiene como objeto un procedimiento de caracterización según la reivindicación 1.

Según otros aspectos ventajosos de la invención, el procedimiento de caracterización comprende una o varias de las características según las reivindicaciones subordinadas 2 a 16 adjuntas.

La invención tiene también por objeto un sistema de caracterización de la variación de la velocidad de partículas o de la aglomeración de partículas, según la reivindicación 17.

Según otro aspecto ventajoso de la invención, el fotodetector matricial comprende la característica según la reivindicación subordinada 18 adjunta.

Estas características y ventajas de la invención aparecerán con la lectura de la descripción siguiente, dada únicamente a título de ejemplo no limitativo, y realizada en referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

- la figura 1 es una representación muy esquemática de un sistema de caracterización según la invención, que comprende una cámara fluídica de recepción del líquido a caracterizar, una fuente de luz apropiada para iluminar la cámara según una dirección longitudinal, un fotodetector matricial de adquisición de imágenes de la radiación transmitida por la cámara iluminada y una unidad de tratamiento de informaciones,

- la figura 2 es una representación muy esquemática del sistema de caracterización según la invención, según otra disposición de la fuente de luz con respecto al fotodetector matricial,

- la figura 3 es una vista esquemática de la cámara fluídica según la dirección longitudinal, así como de la disposición del fotodetector matricial de la figura 1 con respecto a la cámara, según una primera variante,

- la figura 4 es una vista análoga a la de la figura 3 según una segunda variante,

- la figura 5 es un organigrama de un procedimiento de caracterización según la invención,

- la figura 6 es una imagen de un canal vacío de la cámara de la figura 1, adquirida por el fotodetector matricial,

- las figuras 7 y 8 son unas imágenes de la cámara que contiene el líquido, adquiridas por el fotodetector en

diferentes momentos temporales,

- las figuras 9 y 10 son unas imágenes de correlación, calculadas por la unidad de tratamiento de la figura 1, a partir de las imágenes adquiridas en diferentes momentos temporales,

- la figura 11 es una representación de la evolución temporal de un indicador que caracteriza una variación de la velocidad de las partículas contenidas en el líquido, tal como una ralentización de las partículas,

- la figura 12 es una tabla que ilustra los casos de agregaciones celulares en función del grupo sanguíneo y del anticuerpo depositado,

- la figura 13 es una vista análoga a la de las figuras 3 y 4 según un segundo modo de realización, comprendiendo la cámara fluídica dos canales,

- las figuras 14 y 15 son unas imágenes respectivas de los primer y segundo canales de la cámara de la figura 13, presentando el segundo canal una agregación celular, siendo las imágenes adquiridas por el fotodetector de la figura 1,

- las figuras 16 y 17 son unos histogramas del nivel de grises de las imágenes adquiridas de las figuras 14 y 15,

- las figuras 18 a 21 son unas imágenes del líquido a caracterizar, adquiridas por el fotodetector según un segundo ejemplo del segundo modo de realización, conteniendo el líquido a caracterizar sangre, a la que se añade una cantidad variable de anticuerpos, siendo estas imágenes adquiridas para unas cantidades crecientes de anticuerpos,

- las figuras 22 a 25 son unos histogramas del nivel de grises de las imágenes adquiridas de las figuras 18 a 21 respectivamente,

- las figuras 26 a 29 son unas imágenes del líquido caracterizado en las figuras 18 a 21 respectivamente, obtenidas, después de la dilución, con la ayuda de un microscopio y que forma unas imágenes de referencia,

- las figuras 30 a 34 son unas imágenes del líquido a caracterizar, adquiridas por el fotodetector según un tercer ejemplo del segundo modo de realización, conteniendo el líquido a caracterizar sangre, una cantidad variable de proteína A, y una misma cantidad de anticuerpos añadida,

- las figuras 35 a 39 son unos histogramas del nivel... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de caracterización de una variación de la velocidad de partículas o de una aglomeración de partículas, estando las partículas, tales como unas partículas sanguíneas, contenidas en un líquido (12), comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes:

- la introducción (100) del líquido (12) en una cámara fluídica (14);

- la iluminación (120) de la cámara fluídica (14) por medio de un haz luminoso de excitación (18) emitido por una fuente de luz (16), extendiéndose el haz luminoso (18) a través de la cámara fluídica (14) según una dirección longitudinal (X);

- la adquisición (130) de por lo menos dos imágenes (ln(x,y), ln+m(x,y), l(x,y)) por un fotodetector matricial (20), estando las imágenes (ln(x,y), ln+m(x,y), l(x,y)) formadas por una radiación transmitida por la cámara fluídica (14) iluminada; y

- el cálculo (140), a partir de las imágenes adquiridas (ln(x,y), ln+m(x,y), Kx.y)). de Por lo menos un indicador (Indin.n+mi Ind2) que caracteriza la variación de la velocidad o la aglomeración de las partículas;

caracterizado por que, cuando tiene lugar la etapa de adquisición (130), el fotodetector (20) está dispuesto a una distancia (D2) inferior a 1 cm de la cámara fluídica (14) según la dirección longitudinal (X).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el haz luminoso (18) presenta una superficie comprendida entre 5 mm2 y 200 mm2, preferentemente igual a 25 mm2, según un plano (P) perpendicular a la dirección longitudinal (X), estando dicho plano (P) dispuesto en contacto con la cámara fluídica (14).

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, en el que el haz luminoso (18) ilumina directamente la cámara fluídica (14), y la imagen (ln(x,y), ln+m(x,y); l(x,y)) está formada directamente por la radiación transmitida por la cámara fluídica (14) iluminada, en ausencia de una óptica de aumento dispuesta entre la cámara fluídica (14) y el fotodetector (20).

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que, cuando tiene lugar la etapa de adquisición (130), varias imágenes de transmisión (l(x,y), ln+m(x,y)) son adquiridas secuencialmente en unos instantes temporales (n, n+m) diferentes, y en el que, cuando tiene lugar la etapa de cálculo (140), un primer indicador calculado (Ind1n,n+m) es un indicador de correlación apto para caracterizar la variación de la velocidad de las partículas, siendo el indicador de correlación (Indi,n+m) representativo de la correlación entre por lo menos dos imágenes de transmisión (ln(x,y), ln+m(x,y)), adquiridas respectivamente en los instantes n y n+m, o de la correlación para una región predeterminada de dichas imágenes de transmisión (ln(x,y), ln+m(x,y)).

5. Procedimiento según la reivindicación 4, en el que el procedimiento comprende además una etapa (110) de mezcla del líquido (12) con un reactivo (112) apto para favorecer la ralentización de las partículas, tal como un reactivo (112) apto para favorecer la ralentización de las partículas sanguíneas por medio de una coagulación de la sangre.

6. Procedimiento según la reivindicación 4 o 5, en el que el procedimiento comprende además una etapa de determinación, a partir del primer indicador calculado (Indin,n+m), de la coagulación de las partículas sanguíneas y/o de un intervalo temporal (Te), denominado tiempo de coagulación, entre un instante de origen (tO) y el instante (12a, t2B) en el que el primer indicador calculado (Indin+m) adquiere un valor predeterminado.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que la fuente de luz (16) es una fuente de luz espacial y temporalmente coherente, tal como un láser.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, en el que el primer indicador (Ind1n,n+m) se calcula a partir de una imagen de correlación (lcorrn,n+m(x,y)) que define la correlación espacial entre dichas imágenes de transmisión (l, l+m), o de una región predeterminada (142) de dicha imagen de correlación (lcorrn,n+m(x,y)).

9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que la imagen de correlación (lcorrn,n+m(x,y)) se determina por la ecuación siguiente:

lc°rrn,n^y) =

((4*4+J®fciX*,y)

V(U*2)® yUiAr*n )®klh> y)

en la que x e y representan las coordenadas de un punto de la imagen, lcorrn+m(x,y) es una matriz que tiene X líneas e Y columnas,

k1(x,y) representa una matriz predeterminada que tiene P líneas y Q columnas,

An(x,y) y An+m(x,y) están definidas por las ecuaciones siguientes:

Ah (jc, y) = / (Jí, y) - (/ ® y)

(*. >) = (* y) ~ y)

ln(x,y), I n+m(x,y) representan dos imágenes de transmisión sucesivas en los instantes n y n+m, siendo l(x,y), ln+m(x,y) unas matrices de X líneas e Y columnas,

y el símbolo ® representa el producto de convoluclón definido por:

(f <8> kí]{x, y)=YJY.F(x~ p*y~ í)

siendo F(x,y) una matriz de X líneas e Y columnas,

siendo X, Y, P y Q unos números enteros que verifican X á P á 1 e Y > Q á 1.

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, en el que el primer indicador (Ind1,n+m) se calcula con la ayuda de la ecuación siguiente:

X=iiy = \

(x,y)

en la que Ind1n,n+m representa el primer indicador,

Cn(x,y) y Cn+m(x,y) están definidos por las ecuaciones siguientes:

Cm{x,y) = ra{x,y)-1\_

representando l'n(x,y), l'n+m(x,y) respectivamente una región predeterminada de dos imágenes de transmisión sucesivas en los instantes n y n+m, designando x e y las coordenadas de un punto de la imagen, siendo l'n(x,y), l'n+m(x,y) unas matrices que tienen N líneas y M columnas, y

representando I'*** un valor medio de las regiones predeterminadas respectivas l'n(x,y) e rn+m(x,y).

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el procedimiento comprende además una etapa (110) de mezcla del líquido (12) con un reactivo (206, 208) apto para generar una aglomeración de las partículas,

en el que cuando tiene lugar la etapa de cálculo (110), el indicador calculado es un segundo indicador (Ind2) para cada imagen adquirida (l(x,y)), siendo el segundo indicador (Ind2) representativo de la intensidad de los píxeles de la imagen (l(x,y)) en una región predeterminada de la imagen (l(x,y)), y

en el que el procedimiento comprende además una etapa de determinación de un estado de aglomeración de las partículas a partir del segundo indicador calculado (Ind2).

12. Procedimiento según la reivindicación 11, en el que se determina el estado de aglomeración cuando el segundo indicador (Ind2) sobrepasa un umbral predeterminado.

13. Procedimiento según la reivindicación 11, en el que se determina el estado de aglomeración cuando el segundo Indicador (Ind2) sobrepasa un indicador de referencia (Ind2ref), obtenido por una imagen realizada en una zona de referencia.

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en el que las partículas sanguíneas son unos glóbulos rojos, el reactivo (206, 208) comprende un anticuerpo, y se determina además una información relativa al grupo sanguíneo a partir del estado de aglomeración.

15. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, en el que el líquido (12) comprende un analito, comprendiendo el procedimiento entonces la estimación de la cantidad de dicho analito en el líquido (12), en función de dicho segundo indicador (Ind2).

16. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la cámara fluídica (14) comprende varios canales (202, 204) de circulación del fluido, y en el que, cuando tiene lugar la etapa de cálculo (140), se calcula un indicador (Ind1n,n+m, Ind2) para cada uno de los canales (202, 204).

17. Sistema (10) de caracterización de una variación de la velocidad de partículas o de una aglomeración de partículas, estando las partículas, tales como unas partículas sanguíneas, contenidas en un líquido (12), comprendiendo el sistema (10):

- una cámara fluídica (14) destinada a recibir el líquido (12);

una fuente de luz (16) apropiada para emitir un haz luminoso de excitación (18) para iluminar la cámara fluídica (14), extendiéndose el haz luminoso (18) a través de la cámara fluídica (14) según una dirección

longitudinal (X);

un fotodetector matricial (20) apropiado para adquirir por lo menos dos imágenes (ln(x,y), ln+i(x,y), l(x,y)) de una radiación transmitida por la cámara fluídica (14) iluminada; y

una unidad de tratamiento de informaciones (21) que comprende unos medios de cálculo (36, 38) adaptados para calcular, a partir de las imágenes adquiridas (ln(x,y), ln+i(x,y), l(x,y)), por lo menos un indicador (Indin,n+m, Ind2) que caracteriza la variación de la velocidad o la aglomeración de las partículas;

caracterizado por que el fotodetector (20) está dispuesto a una distancia (D2) inferior a 1 cm de la cámara fluídica según la dirección longitudinal (X).

18. Sistema (10) según la reivindicación 17, en el que el fotodetector matricial (20) comprende una pluralidad de píxeles, presentando cada píxel unas dimensiones cada una inferiores o iguales a 4 pm.