Application de l'optique diffractive à l'hématologie

Diffractive optics applied to hematology

• Auteur / Autrice : Olivier Magnin
• Direction : Patrick Meyrueis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Photonique
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Holographie

Ondes -- Diffraction

Optique

Hématologie

Photonique

Mots clés libres

Biophotonique

Résumé

Ce travail de thèse porte sur la caractérisation des cellules sanguines par méthodes optiques. Nous proposons de concevoir et fabriquer un élément optique diffractif particulièrement adapté à la différenciation des cellules sanguines et de l'intégrer dans un système approprié. Ce composant est étudié afin de prendre en compte les contraintes propres à la cytometrie en flux et à la synthèse d'éléments diffractifs. Nous montrons que ce composant permet d'améliorer les perfomances pour un coût de fabrication inférieur aux systèmes actuels. Compte tenu de la spécificité du domaine de l'hématologie, nous procédons d'abord à une rapide présentation des bases de l'hématologie et de la cytométrie en flux. Nous traiterons ensuite du cahier des charges, de la synthèse et de la réalisation de l'élément diffractif puis de son intégration suivie d'une validation expérimentale. Nous prenons en charge toutes les étapes: spécifications, calcul de la fonction de phase, simulation des performances et synthèse des fichiers de fabrication. Une fois le prototype réalisé, l'élément diffractif, après avoir été testé isolément, est intégré dans le système optique de caractérisation de cellules sanguines. Nous discutons ensuite cette intégration. Des tests permettent de mettre en évidence le gain de précision et de fiabilité apporté par le système réalisé. Nous concluons en faisant un bilan des résultats et en présentant des éléments de prospectives.

The topic of this thesis is blood cells characterization by optical methods. Throughout this work we propose to design and realize a diffractive beam shaper especially adapted to blood cells differentiation, the beam shaper will be next integrated in a blood cell analyzer. The proposed diffractive beam shaper is globally optimized taking into account specific constraints of flow cytometry optical measurements as well as constraints linked to diffractive optics design and fabrication. The proposed design will reduce misalignments sensitivity and enhance measurement accuracy at lower cost than standard optical setups. In order to set the context of the study we first introduce the required hematology and flow cytometry backgrounds. The rest of the work focuses on the proposed diffractive beam shaper synthesis: specifications, phase function determination, prototype fabrication and experimental validation. Prototypes of the proposed diffractive beam shaper have been realized. Those prototypes have first been tested and validated as stand alone optical components. They have next been integrated in the overall optical blood cells differentiation system. Experiments we have realized have proven that the proposed diffractive beam shaping function is especially adapted to optical blood cells characterization: alignment and tolerancing of one critical component have been relaxed and measurement stability has been enhanced.