Brevet FR2000431A1 — publié le 19690905

La présente invention concerne l'analyse chimique automatique et vise notamment l'analyse successive, par chroraatographie d'une série d'échantillons liquides. Les appareils chromatographiques pour l'analyse automatique 5 d'échantillons de protéines liquides sont "bien connus et décrits par exemple, dans les brevets des Etats-Unis Ho„ 3.010,798 publié le 28 novembre 1961, aux noms de 3.C„ V/hitehead et autres, et îlo. 3.166.999, publié le 26 janvier 1965, au nom de fc.H. Pelavin. Dans ces appareils, un échantillon est initialement déposé en 10 couche dans le sommet de la colonne, qui peut être garnie d'une résine échangeuse d'ions convenable. On fait ensuite passer un courant d'un liquide d'élution convenable9 sous pression relativement élevée, à travers la colonne pour entraîner l'échantillon adsorbé par la résine, dont certains constituants ressortent ra-15 pidement et d'autres plus tardivement. On ajoute en continu un réactif coloré au courant d'éluant émanant de la colonne, qu'on segmente en lui incorporant des segments gazeux, puis on envoie le courant résultant, débarrassé des segments gazeux, traverser iin eolorimètre afin de mesurer en continu sa densité optique 20 pour obtenir un signal de sortie représentatif des concentrations de l'échantillon en ses divers constituants. Antérieurement, de telles analyses exigeaient, plusieurs heures pour chaque échantillon, qu'on déposait manuellement en couche dans la colonne et qui était ensuite entraîné automatique-25 ment. On a récemment proposé de réduire le temps nécessaire à l'analyse de chaque échantillon„ La demande de brevet britanni-que ITOc, P 13440/66, déposée le 22 mars 1966 par A.K„ Thomsons propose un processus automatique pour 1®introduction et l'analyse successives de chaque échantillon d?uB.e série. 30 Jjs. prisente invention a pour but de proposer un dispositif d'amenée d'échantillons, pour appareil d'analyse à colonne chroma tographique , de nature à permettre l'utilisation d'un éluant sous pression relativement élevée, à minimiser la pénétration d' air dans l'appareil d'analyse et à recevoir un grand nombre d'é-35 chantillons moyennant un encombrement relativement faible. Ce dispositif, ou écha.:tillonneur, comprend un plateau, rotatif à mouvement intermittent, portant en rangée annulaire une série de récipients à échantillon, des moyens propres à imprimer par intermittence à ce plateau des mouvements angulaires, descen-40 dans puis ascendant pour amener successivement chaque récipient à 69 00721 2 2000431 échantillon sur l'embout d'admission d'une colonne chromatograpiâ que, puis sous l'embout de sortie d'une source d'éluant et des moyens assurant l'herméticité rigoureuse du récipient ainsi disposé par rapport à chacun des embouts et facilitant ensuite la 5 séparation entre ce récipient et l'embout intéressé. Ces buts, caractéristiques et avantages de l'invention res-sortiront de la description qu'on va maintenant en donner en se référant aux dessins annexés, sur lesquels î la figure 1 est une vue en plan de dessus d'un échantillon-10 neur suivant l'invention; la figure 2 en est ma vue en élévation de faces la figure 3 en. est une vue en élévation de profil; la figure 4 en est une vue de détail de dessous; la figure 5 est une vue de face d*une colonne chromatogra-15 phique pour constituants acides et neutres à associer à. l'échantillonner montré sur la figure 1 ; la figure 6 est une vue de face dHms colonne «hromatogra-phique pour constituants basiques à associer à cet échantillonnent 20 la figure 7 montre en élévation un récipient à échantillon à associer à 1'échantillomieur qu'on voit sur la figure 1, et la figure 8 est sae vue de détail ©a élévation de l'échan-tillonneur montré sur la figure 2. Une série de récipients, à échantillon 10» représentés au 25 nombre de quatre-vingt en deux rangées annulaires concentriques, sont disposés dans des trous respectifs 11 » ménagés dans un plateau d'échantillonnage 12. Chaque récipient 10 présente une paroi latérale 14 sensiblement cylindrique» une paroi inférieure tronconique 16 et un alésage central 18, dans lequel est disposé 30 un disque poreux inerte 20, reposant sur im redan formé par les parois latérale et inférieure. ïïa amas 22 de résine échangeuse d'ions, ou autre substance retardant 15écoulement de l'échantillon,repose sur le disque 20 et est recouvert par un autre disque poreux rapporté 24, enfoncé dans l'alésage 18. Selon le volume 35 de l'amas 22, on peut superposer au disque 24 un barreau rapporté 26 ayant un diamètre m peu inférieur à celui de l'alésage avec lequel il ménage un" espace annulaire 27» pour remplir le volume vacant dans le récipient 10. Le récipient 10 présente au sommet un redan extérieur 28, qui limite son enfoncement dans le 4C trou 11, et un chanfrein intérieur 30. le plateau 12 décrit pé~ 69 00721 2000431 3 riodiquement le mouvement voulu pour présenter simultanément deux récipients à échantillon à deux embouts 32, 34 d'accès à la colonne chromatographique et à deux embouts 36, 38 d'amenée d'é-luant. 5 le plateau 12 est monté de manière amovible sur un groupe d'entraînement intermittent 40 comportant une plaque motrice 42, calée sur un moyeu 44 fixé à une roue à mouvement de Genève 46 qui présente quarante encoches 48. Sur la plaque 42 se dressent une série de goujons 50 qui pénètrent dans une série correspon-10 dante d'alésages ménagés dans le plateau 12. le moyeu 44 est fixé par une vis d'arrêt 54 à un arbre central 52. l'arbre 52 traverse et dépasse vers le bas des paliers supérieur 56 et inférieur 58 montés dans un moyeu 60 fixé à une plaque principale 62 et son extrémité inférieure 64 repose sur une extrémité 66 d1 15 un. culbuteur 68, articulé sur la face inférieure de la plaque principale, l'arbre est retenu dans l'assemblage de paliers par un anneau fendu 70. les embouts 32, 34 d'accès à la colonne chromatographique 36 38 d'amenée d'éluant sont montés, deux à deux en regard, dans un 20 moulage principal 72, fixé à la plaque principale 62. Ce moulage présente une tête 74 à paroi annulaire 76, une embase 78 et un montant de raccordement 80. la tête présente deux alésages 82, 84» garnis de coussinets respectifs 86, 88 destinés à recevoir chacun l'un des embouts d'amenée 36, 38 et l'embase présen-25 te deux fentes 90, 92 destinées à recevoir chacunè l'un des embouts 32, 34 d'accès à la colonne. Chaque embout d'amenée comporte un poussoir 94» disposé dans le coussinet 86 ou 88 et deux rainures recevant chacune un anneau fendu 96, 98. le poussoir est sollicité vers le haut par 30 Tin ressort de compression hélicoïdal 99 qui entoure le tronçon supérieur du coussinet et est captif entre un redan annulaire 100 formé sur ce dernier et- la paroi transversale d'une coupelle 102 dont le sommet porte contre l'anneau fendu inférieur 98. le poussoir peut être poussé vers le bas par tin capuchon 104 emboîté 35 sur son sommet et dont la tranche annulaire intérieure porte contre l'anneau fendu supérieur 96. le tronçon annulaire inférieur du capuchon s'emboîte dans un organe 106 de retenue du ressort, l'organe.de retenue 106 et la coupelle du ressort sont sollicités à l'opposé par un ressort de compression hélicoïdal 107 inter-40 posé entre eux. 69 00721 4 2000431 la "base du poussoir 94 est emmanchée à force dans un alésage "borgne supérieur 108, ménagé dans l'étranglement d'un tampon 110, et immobilisée par une clavette non représentée. Une bague de support 112 entoure l'étranglement du tampon et serre sa pa-5 roi autour de l'extrémité du poussoir au moyen d'une vis d'arrêt 113. le tampon 110 présente à la base un bossage tronconique 114, qui épouse le chanfrein 30 ménagé au sommet du récipient à échantillon 10, entouré par un redan annulaire 116 qui prend appui sur le rebord de ce récipient. Une série d'alésages borgnes 10 118, ménagés dans le tampon, débouchent dans le redan annulaire 116. Une série de plongeurs 120, à tronçon inférieur de diamètre réduit, sont logés chacun dans l'un de ces alésages et sollicités vers le bas par des ressorts de compression respectifs 122. . les bases de ces plongeurs reposent sur le rebord du récipient 15 10, qu'elles repoussent pour séparer le tampon de ce récipient, le bossage 114 présente une gorge annulaire, qui reçoit un joint torique 124. Un alésage borgne central 126 traverse le bossage vers le haut et rejoint un alésage borgne radial qui reçoit un raccord 128 à la périphérie du tampon. le raccord 128 peut être 20 relié à une source d'éluant sous pression, l'éluant passe par l'alésage radial et l'alésage central 126 dans le récipient à échantillon 10. Quand le bossage sort du récipient 10, les plongeurs triomphent de l'adhérence qui apparaît entre les faces tronconiques juxtaposées et empêchent le récipient 10 de sortir 25 du plateau d'échantillonnage, la base d'une tige de guidage 131 est emmanchée à force dans un alésage ménagé dans la bague 112, le sommet de cette tige coulissant dans un alésage ménagé dans Ha tête 74 pour immobiliser angulairement l'assemblage respectif 36 ou 38. 30 les embouts 32 et 34 d'accès à la colonne de chromatogra- phie comprennent chacun un taquet 130, présentant un bossage 102 dirigé vers le haut et un alésage borgne central 134. Cet alésage s'élargit au sommet du bossage et reçoit un joint torique 136, retenu par un rebord rabattu, la base 16 du récipient à échan-35 tillon 10 peut pénétrer dans cet élargissement de l'alésage, l'alésage 18 du récipient se situant dans le prolongement de l'alésage 134» par rapport auquel son étanchéité est assurée par le joint torique 136. le bossage 132 du taquet est entouré par une gouttière annulaire 138, reliée à un embout d'égouttement 140. 40 Dans la base de l'alésage 134 est vissé le sommet fileté d'un tu- 69 00721 2000431 be 142.- Un tube intérieur 144» emboîté de manière étanche dans le tube 142, pénètre dans l'alésage 134. le raccordement entre les tubes 142 et 144 et le taquet 130 est rendu é tanche par un. joint torique 146. Une rondelle 148 et deux écrous 150 et 151 5 entourent le tube 142. l'écrou 150 sert à serrer l'embout dans la fente de l'embase 78 du moulage principal. L'écrou 151 sert à déterminer le niveau atteint par la colonne de chromâtographie par rapport au tube 142. Un joint torique 152 est encastré extérieurement dans la base du tube pour assurer l'étanchéité avec 10 l'embout d'accès à une colonne de chromatographie, quand cet embout reçoit la base du tube. La base du tube est interceptée par un filtre poreux circulaire 153a, maintenu par une vis 153b à perforations multiples. Cette vis présente un alésage borgne 153c, reliant le tube intérieiir 144 à deux alésages diamétraux 15 153d et 153e, recouverts par le filtre 153a. La tête de la vis et le filtre sont disposés dans le sommet de la colonne de résine. L'effluent traverse le tube 144» les alésages 153c» 153d et 153e et passe par les pores du filtre dans la colonne de résine R, à vitesse relativement faible et sans nouvelle dilution par 20 solution tampon, comme illustré par la figure 8. Le plateau d'échantillonnage 12 décrit périodiquement un mouvement ascendant, angulaire, puis descendant sous l'action dr un'moteur électrique 154, placé sous la commande de trois relais 156» 158, 160 et d'un commutateur à action rapide 162. L'arbre 25 de sortie du moteur porte une roue dentée 164 et un dispositif d3accouplement 166, fixé à un arbre- menant 168 sur lequel sont calées une came à mouvement de Genève 170, une came 172 et une ruue i; 4. Un bras coudé 176 est articulé, par une extrémité en 178, sur la roue 174 et, par l'autre extrémité en 180, sur 18gx-30 trésrité d'une chape 182. A l'autre extrémité, les branches de la oliape sont articulées en 184 dans des encoches pratiquées dans le somnet de la paroi annulaire 76. Chaque branche porte encore une tige filetée 186 munie, à une extrémité, d'un bouton de réglage 188 et, à l'autre extrémité, une sphère presseuse 190. 35 Un écrou d'arrêt 192 maintient au niveau réglé la sphère, qui porte contre le capuchon 104 et le poussoir 94. La came 172 porte contre le sommet d'un goujon 200, coulissant dans un guide 202 et portant par sa base contre une extrémité 204 du culbuteur 68. 40 La roue dentée motrice 164 engrène avec une roue folle 206, a9 00721 e 2000431 engrenant elle-même avec raie roue dentée 208, fixée à une came 209. la came 209 agit sur le commutateur à action rapide 162. En fonctionnement, les relais, qui subissent cycliquement l'action d'un dispositif programmateur extérieur du genre décrit 5 dans la demande de brevet des Etats-Unis aux noms de J. Eveleigh et autres, déposée le 13 novembre 1967 sous le No. 682.430, excitant le moteur 154, qui fait tourner l'arbre menant 168. la roue 174 tourne et soulève le bras coudé 176, qui soulève lui-même les sphères presseuses 190 pour permettre aux ressorts 99 10 de faire monter les poussoirs 94 pour écarter vers le haut les sphères 190 des récipients à échantillon respectifs à décharger, la came 172 enfonce le goujon 200 qui déplace le culbuteur 68 pour soulever l'arbre 52, afin de déplacer vers le haut le plateau d1 échantillonnage 12 et les récipients à échantillon 10. la 15 came à mouvement de Genève 170 fait tourner la roue de Genève 46 et le plateau 12 pour qu*il présente aux embouts la paire suivante de récipients à échantillon, la came 172 libère le goujon 200s ce qui permet au plateau 12 de redescendre, engageant les nouveaux récipients à échantillon sur les embouts respectifs 20 32 et 34 d'accès à la colonne, les bases des récipients s1emboîtant de manière étanche sur les sommets des taquets 130. la roue 174 abaisse le bras coudé 176 et les sphères presseuses 190, qui enfoncent les poussoirs 94, lesquels déplacent vers le bas les embouts 36 et 38 d'amenée de diluant et les tampons 100 res-25 pectifs pour les appliquer de manière étanche contre les sommets des récipients à échantillon 10. la came manoeuvre le commutateur à action rapide pour désexciter le moteur, l'éluant peut alors atteindre les raccords 128 pour entraîner les échantillons des récipients 10 dans les colonnes de chromatographie. 30 Un bac d'égouttage 210 est fixé par des vis 212 à l'embase du moulage principal pour recueillir toutes gouttelettes tombant des récipients 10 déchargés. Un couvercle 214, superposé au plateau d'échantillonnage 12, est immobilisé angulairement par une console 216. Ce couvercle 35 présente, près du moulage principal 76, des trous d'accès permettant aux embouts 36 et 38 de pénétrer dans les récipients 10 sous-jaeents. les tubes 142 respectifs des embouts 36, 38 d'accès à la colonne de chromatographie sont insérés dans des assemblages con-40 venables de colonne ehromatograpliique 300 et 302. Chaque colon- 69 00721 7 2000431 ne comporte une chemise d'eau convenable 304» munie d'embouts d'entrée 316 et de sortie 318. le colonne même, 320, est maintenue dans la chemise d'eau par des tampons et accessoires convenables. les deux montages de colonne ont matériellement la même 5 hauteur; toutefois, dans la colonne basique, la hauteur occupée par la résine est habituellement beaucoup plus faible que dans la colonne acide-neutre. On compense l'écart à l'aide de barreaux rapportés convenables 322. Bien qu'on ait décrit et illustré le mode préféré de réali-10 sation de l'invention, le technicien pourra bien entendu lui apporter diverses modifications et variantes, sans sortir pour cela du cadre de l'invention, la description ci-dessus n'ayant aucun caractère limitatif. 69 00721 2000431 REYEM)IOATIONS 1) Un dispositif d'amenée automatique d'échantillons pour colonne de chromatographie comportant un moyen d'entrée., comprenant un moyen porteur d'échantillons qui présente une série de trous parallèlement espacés, un moyen d'admission d'éluant, un 5 moyen de sortie d'éluant situé au-dessous et à distance du moyen d'entrée d'éluant, sur le même axe, un premier moyen moteur propre à déplacer par intermittence le moyen porteur d'échantillons pour interposer successiTement chacun desdits trous sur ledit a-xe et à imprimer au moyen porteur d'échantillon, conjointement à 10 ce mouvement intermittent, un mouvement d'aller et retour suivant ledit axe, et un second moyen moteur propre à provoquer, entre lesdits moyens d'entrée et de sortie, un mouvement relatif à va-et-vient suivant ledit axe. 2) Un appareil selon la revendication 1, comportant encore 15 une série de récipients à échantillon tubulaires, disposés chacun dans un trou respectif dudit moyen porteur et présentant chacun une extrémité inférieure en forme de tampon tronconique saillant et une extrémité supérieure à dépression tronconique, le moyen d'entrée d'éluant comportant un tube à extrémité inférieure 20 en forme de tampon tronconique saillant agencée pour s'engager sans jeu dans l'extrémité supérieure de chacun desdits récipients et le moyen de sortie d'éluant comportant un tube à extrémité supérieure en forme de tampon à dépression tronconique agencée pour recevoir sans jeu la base de chacun desdits récipients. 25 3) Un appareil selon la revendication 2, dans lequel ledit premier moyen moteur assure, pour chacun des récipients à échantillon successifs, d'abord l'amenée du récipient sur ledit axe, puis un mouvement descendant appliquant le récipient contre le moyen de sortie d'éluant et enfin un mouvement ascendant écartant 30 le récipient du moyen de sortie d'éluant, le second moyen moteur assurant, pour chacun des récipients à échantillon successifs, d' abord un mouvement descendant qui applique le moyen d'entrée d'éluant contre ledit récipient, une fois celui-ci appliqué contre le moyen de sortie d'éluant, puis un mouvement ascendant qui é-35 carte le moyen d'entrée d'éluant dudit récipient avant que ce dernier se soit écarté du moyen de sortie d'éluant. 4) Un appareil selon la revendication 3, dans lequel ledit 69 00721 2000431 moyen d'entrée d'éluant comporte un plongeur qui se termine dans ledit tube à extrémité inférieure en tampon, ledit second moyen moteur comportant un premier ressort qui sollicite normalement ledit plongeur vers le haut, à l'opposé du récipient à échantil-5 Ion, et un moyen de manoeuvre, accouplé au plongeur par un second ressort pour le déplacer de haut en bas, vers ledit récipient à échantillon. 5) Tin appareil selon la revendication 4, dans lequel ledit moyen de manoeuvre comporte un tringlage manoeuvré par bras cou- 10 dé qui comprime.ledit second ressort contre le plongeur. 6) Un appareil selon la revendication 5» dans lequel ledit moyen porteur d'échantillons comprend un plateau rotatif dans lequel lesdits trous sont disposés en rangée annulaire, ce plateau étant monté sur un arbre central, centré sur un second axe sui- 15 vant lequel il se meut librement à va-et-vient, ledit premier moyen moteur comportant un moyen propre à faire tourner ledit plateau autour dudit second axe et un moyen propre à déplacer le plateau à va-et-vient suivant cet axe. 7) Un appareil selon la revendication 6 pour association à 20 deux colonnes chromatographiques, dans lequel les récipients à échantillon sont disposés sur ledit plateau en deux rangées annulaires, deux moyens d'entrée et deux moyens de sortie d'éluant é-tant deux à deux centrés sur des axes parallèles pour entrer simultanément en contact avec deux récipients à échantillon respee- 25 tifs situés chacun dans l'une des rangées, les deux moyens d'entrée de diluant étant déplacés par le même tringlage manoeuvré par bras coudé. 8) Un appareil selon la revendication 4, dans lequel ledit plongeur comporte encore un ressort destiné à porter contre le 30 récipient à échantillon et à solliciter normalement le plongeur à l'opposé de ce récipient. 9) Un récipient à échantillon pour colonne chromatographique, comprenant un corps tubulaire qui présente un alésage central, comportant un tronçon "moyen d'un premier diamètre, un tronçon in- 35 férieur convergeant jusqu'à prendre un second diamètre plus faible et un tronçon supérieur divergeant jusqu'à prendre un troisième diamètre plus important, et une face extérieure comportant un tronçon moyen et un tronçon inférieur convergeant jusqu'à prendre un second diamètre, plus faible, un disque poreux étant 40 disposé dans le tronçon inférieur dudit alésage central et un 69 00721 2000431 amas de substance retardant l'écoulement étant disposé dans ledit alésage central et soutenu par ledit disque. 10) Un appareil à colonne chromatograpïiique comprenant un tube à alésage rempli d'une substance retardant l'écoulement et 5 un embout d'admission muni d'un tube à alésage terminé par un organe poreux, cet organe poreux étant situé au sein et au-dessous de la surface de la substance retardant l'écoulement»