Brevet FR2002262A1 — publié le 19691017

La présente invention concerne des perfectionnements aux tubes à essais capillaires, ainsi qu'un procédé pour prélever et mesurer un volume très petit, mais précis, de liquide. I1 est utile de pouvoir se procurer des échantillons de liquides d'un volume infime, mais précis, dans de nombreux domaines analyses chimiques, biologie expérimentale, clinique médicale ou chirurgicale. I1 peut être nécessaire que ce très petit volume puisse être mesuré de façon facile et rapide. Par exemple, un patient hospitalisé est souvent soumis à des prises de sang frdquentes. Les ponctions de veines répdtées peuvent traumatiser le patient en lui causant des chocs, des peut tes de sang importantes, etc. De plus, les veines se fatiguant de picores fréquentes, et les prises de sang sont de plus en plus pénibles, aussi bien pour le patient que pour ltopérateur. I1 est souhaitable de réduire le volume de sang prélevé aux fins d'analyses. sur un patient, notamment dans le cas où il s'agit d'un enfant ou d'un vieillard à qui il n'est pas permis de faire perdre beaucoup de sang. Un échantillon prend d'autant moins de place que son volume est faible. Dans une analyse, le volume de réactif nces- saire est d'autant plus faible que le volume de ltéchantillon est faible et, dans un but d'économie et pour d'autres raisons, il est souhaitable de travailler sur des échantillons de faible volu ne. Diverses techniques sont connues pour analyser des échantillons infimes de liquides, y compris des fluides biologiques. Toutefois, ces techniques sont d'une mise en oeuvre longue et compliquée et elles ne sont pas couramment utilisées. Malgré les raisons exposées ci-dessus, il est actuellement plus facile et plus rapide de travailler sur des echantillons de grand volume car, dans les laboratoires de chimie, notamment dans les laboratoires médicaux, les analyses portent sur un grand nombre d'échantillons et doivent être effectuées rapidement. L'analyse quantitative exige la connaissance exacte du volume des divers composants d'un échantillon, et il se produit souvent- des erreurs dans la mesure des faibles volumes de liquide cela motive aussi le choix peu engageant d'un échantillon de grand volume dans les techniques courantes actuelles. De plus, il faut souvent transvaser plusieurs fois les éehantillons pour connaitre exactement leur volume eu le volume de leurs composants Cela augmente les possibilitds de confondre l'origine de plusieurs échantillons ou de contaminer ces échan- tillons par contact. Le but principal de l'invention est un moyen permettant d'obtenir et de mesurer facilement un volume infime mais précis de liquide. Ce moyen est propre à réduire les erreurs d'analyse dOes au volume incorrect des échantillons et à permettre au personnel d'un laboratoire de mesurer le volume d'un dehantillon avant l'analyse. L'invention se propose également de réduire les risques de contamination et de confusion des échantillons, notaient en évi- tant des transvasements multiples de l'dchantillon entre le lieu de son prélèverent et le lieu de son analyse. Dans le cas d'un examen de sang ou autre fluide biologique, l'invention permet de ne prendre sur le patient qu'un échantillon de volume triez faible. Selon un de ses aspects, l'invention consiste en un tube à essais capillaire dont le canal capillaire a une section connue, telle que l'on connaisse le volume de liquide contenu dans le canal sur une longueur donnée de tube, et ce tube comporte au moins une sectionde résistance micanique affaiblie, située à distance eonnue d'une extrémité et de nature à permettre facilement une cassure cassure du tube à l'endroit où il est placé. Lorsque le tube comporte plusieurs sections faibles, ces sections sont à distance connue les unes des autres. Les points faibles peuvent être constitues par des rainures entamant la surface externe du tube. Ainsi, par rupture du tube à l'emplacement de deux sections faibles, on peut obtenir un tronçon daube contenant un volume très faible mais précis de liquide. L'invention trouve des applications avantageuses dans le cas de prises de sang où la plupart des analyses coiinencent par une centrifugation ayant pour but de séparer le plasma des érythrocytes. La centrifugation peut être faite à l'aide d'un appareil dans lequel se monte le tube capillaire conforme à l'invention, de telle sorte qutil sera inutile de transvaser l'échantillon de sang entre le moment du prélèvement et le moment de l'analyse. De plus, on verra par la suite que le tube capillaire de l'invention peut facilement etre utilisé dans un analyseur chimique automatique tel celui que décrit le brevet américain n 3 036 893. L'invention couvre également un procédé d'obtention et de mesure d'un volume infime mais précis de liquide à l'ide d'un tube à essais capillaire comportant des points faibles. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la descrip- tion qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif, et illustrée par les figures jointes en annexe qui représentent Fig. 1 : un tube capillaire conforme à l'invention, vu sur le cbté ; Fig. 2 s le tube de la figure 1, vu en bout dans le sens des flèches 2 t Fig. 3 : une centrifugeuse dans laquelle on peut monter des tubes capillaires contenant des échantillons de liquide ; Fig. 4 s un autre tube capillaire conforme à l'invention t Fig. 5 : un schéma illustrant le remplissage du tube Ca- pillaire ; Fig. 6 s un analyseur chimique pouvant utiliser des tubes capillaires conformes à l'invention t Fig. 7 t le plateau porte-échantillon de l'analyseur représenté sur la figure 6. Les figures, en particulier la figure 1, montrent un tube capillaire 10 ayant une certaine longueur, Le tube peut autre en verre ou en toute autre matière dans laquelle on peut pratiquer un canal capillaire t il convient que la matière soit suffisamment rigide pour que le tube ne se déforme pas en utilisation normale t une déformation du tube modifierait la section de la partie défor mée et cela rendrait difficile la détermination du volume contenu dans cette partie t de plus, le liquide contenu dans le canal capillaire serait en partie expulsé par pincement. Il convient également que la matière ne soit pas attaquée par les liquides venant à son contact. En cas de variation notable de température, il faut choisir une matière qui a un faible coefficient de dilatation. Le tube 10 comprend un canal capillaire 12 qui s'étend sur toute la longueur du tube et qui peut être rempli par un échantillon de liquide. La présente invention est basée sur le fait connu que le volume de l'échantillon contenu dans le canal 12 est, pour un tronçon quelconque du tube 10, égal à la section du canal 12 multiplié par la longueur du tronçon. Dans le cas où le canal 12 a une section circulaire constante de rayon r, cette section est égale à 11'r2. Paf suite, le volume de l'échantillon contenu dans un tron çon est égal à 1mur2 multiplié par la longueur de ce tronçon. Sur la figure 2, le canal 12 a une section circulaire de rayon r. Il ntest pas indispensable que le canal soit circulaire, quoique cette forme soit la plus facile à réaliser. Il est toutefois nécessaire que la section du canal 12 soit connue. De préférence, le canal 12 a une section uniforme sur toute sa longueur, de telle sorte que, pour une longueur donnée, la capillaire contiendra toujours le même volume de liquide. Néanmoins, il ntest pas nécessaire que la forme ou la section du canal 12 reste constante sur toute la longueur du tube. Le tube capillaire est utilisé pour contenir des dchantillons de liquide. La section du canal capillaire 12 peut être librement choisie entre un minimum et un maximum sous réserve que cette section soit suffisamment grande pour permettre le passage de l'échantillon et suffisamment petite pour que cet échantillen soit retenu par sa tension superficielle après qu'il ait été introduit dans le canal soit par capillarité, soit par aspiration ou pompage. Le volume maximal que peut contenir le tube est une que s- tion de choix, car ce tube est destiné à trie rompu en plusieurs tronçons contenant chacun un volume d'échantillon cennu, ce volume étant nécessairement plus faible que le volume total que peut contenir le tube. Par le fait que la section du canal capillaire est cennue, un tronçon de tube ayant une longueur donnée contient un volume connu d'échantillon. Par suite, on peut faire des marques 16 sur le tube, par exemple à l'encre, à l 4 einture ou par gravure. On peut faire des marques 16 qui sont espacées de telle façon que le tronçon compris entre deux moques contienne par exemple 0,02 milli- litre. On peut donc exprimer/longueur d'un tronçon par le volume d'échantillon que contient ce tronçon. Certaines des marques 16 peuvent être constituées par des rainures ou entailles circulaires entamant la surface externe du tube 10, telles que les rainures 18 et 20, ou par des points faibles obtenus par gravure ou compression, par une matière moins dure, et plus généralement par un affaiblissement quelconque tendant à rendre le tube brisable aux points 18 et 20. Les rainures du tube 10 servent à indiquer le volume, aussi bien que les marques 16 Sur la figure, les rainures 18, 20 font le tour du tube 10, mais il va de soi que les marques gravées ou les points faibles peuvent ne tendre que sur une partie de la circonférence du tube, ce qui est illustré par les rainures 22 et 24. Les points faibles, illustrés par des rainures, sont placés à intervalles donnés le long du tube. Entre deux rainures successives, par exemple les rainures 18 et 20, un tronçon 30 contient un volume connu de liquide. On peut rompre un tronçon 32 formant l'extrémité du tube 10 en pliant cette extrémité. Le tube est constitué de telle façon que sa cassure soit franche à l'endroit exact du point faible 20. On peut ensuite casser le tronçon 30 au point faible 18 pour le séparer du tronçon suivant 34. Le tronçon 30 contient un volume connu d'échantillon parce qu'on connais sa longueur entre les points 18 et 20. On peut donc obtenir un volume infime mais mesuré d'échantillon par la simple cassure du tube en un tronçon nettement marqué. La tension superficielle empêche l'échantillon de s'échapper du canal capillaire, ce qui donne la garantie que le tron çon contient le volume d'échantillon que l'on désire. Il va de soi qu'on n'a pas besoin de casser le tube -à chacun des points faibles. Si on désire obtenir un plus grand volume d'échantillon, on peut espacer les cassures de trois ou quatre points faibles. On peut ensuite transporter les tronçons capillaires tels que le tronçon 30 dans unalyseur chimique qui sera décrit plus loin, afin d'analyser l'échantillon par la méthode qui sera également décrite. L'invention intéresse principalement les liquides que l'on veut séparer en plusieurs composants pour les traiter séparément. Par exemple, le sang est une suspension d'érythrocytes dans un sérum clair ou plasma. Il convient pour commencer de séparer les érythrocytes si l'on veut analyser le plasma. Selon les pratiques actuelles d'analyses du sang, le sang contenu dans l'instrusent ayait servi à la prise est versé dans un récipient ; ce récipient est placé dans une centrifugeuse où il est centrifugé. Plasma ainsi obtenu est versé dans un autre récipient pour être amené àun analyseur de plasma. Par contre, avec la présente invention, on prélève le sang du patient à l'aide du tube capillaire conforme à l'invention. On bouche une extrémité du tube, puis on centrifuge à l'aide d'un appareil dans lequel une extrémité du tube tourne en cercle, tandis que l'autre extrémité reste au centre du cercle. La centrifugeuse 200 est illustrée par la figure 3. Elle comprend un socle 202 abritant un moteur non visible qui fait tour ner un arbre vertical 204. L'arbre comporte des oreilles 206 sur lesquelles sont montés des bras centrifugeurs 210 pivotant librement autour d'axes 208. Normalement, les bras 210 pendent vers le bas et s'élèvent sous l'effet de la force centrifuge pendant la rotation de l'arbre 204. Au bout de chaque bras, est placéeune pièce 212 servant à la fois de bouchon et de porte-capillaire. Une extrémité ouverte d'un tube capillaire 214 est appliquée contre le bouchon 212. Le tube est relié au bras 210 par un moyen 216 tel qu'une bande élastique.Le bouchon 212 empêche le tube de s'éehapper duras 210 quand 1'arbre 204 tourne ; de plus, il empeche 1' évasion de tout liquide contenu dans le tube sous l'effet de la force centrifuge. Quand l'arbre 204 tourne, les bras 210 se relèvent ; les tubes capillaires quittent une position verticale pour prendre une position à pe * rès horizontale et se mettent en étoile. Le contenu des tubes est alors centrifugé t si le tube contient du sang, ce sang se sépare en plasma et en érythrocytes, le plasma étant plus léger. Le plasma se transporte vers l'extrémité du tube qui est tournée vers le centre de l'étoile, tandis que lesQry- throcytes se transportent vers l'extérieur de l'étoile. Sur la figure 1, on a représenté le plasma 40 à droite du tube capillaire 10, et les érythrocytes 42 à gauche. On peut alors casser le tube aux points faibles 18, 20, 22 et 24, dont il a été question pour obtenir des volumes connus de plasma ou d'érythrocytes. On notera que le plasma 40 s'étend de la droite du tube 10 jusqu'au-delà du point faible 18. On a ainsi une marge de plasma qui assure que le tronçonne tube à droite du point faible 18 ne contiendra que du plasma quand il aura été sectionné. Le rapport plasma/érythrocytes varie selon les personnes. La marge de plasma tient également compte de ces différences de rapport pour faire en sorte que le tronçon à droite du point faible 18 ne contienne pas du plasma. Dans la présente invention, il est important de noter que l'on peut analyser volume déterminé d'érythrocytes ou de plasma sans aucun transfert du sang dans un autre récipient, à partir de la prise de sang jusqu'au moment de l'analyse. Cela réduit les risques de contamination par contact avec plusieurs récipients ou par contact avec d'autres échantillons, de même que les risques de mélange des échantillons par suite d'un mauvais é- tiquetage ou autre erreur de manutention. La figure 4 illustre une forme de réalisation plus sim pi. d'un tube capillaire conforme à l'invention. Le tube capillaire 230 est presque semblable au tube 10 de la figure 1. Aucune graduation marquant le volume n'est portée sur le tube 230, et ce tube ne comporte qu'un seul point faible 232 qui peut dtre fait corme le point faible 18. La position du point faible 232 est choisie de telle façon que, après remplissage en sang et centrifugation, le tronçon capillaire 234 à droite du point faible 232 contienne seulement du plasma et non des érythrocytes. On notera que le plasma s'étend légèrement à gauche du point faible 232. Plus à gauche, le tronçon capillaire 238 contient des érythrocytes.Comme dans le cas de la figure 1, le point faible 232 est placé de telle façon que le tronçon capillaire 234 ne contienne pas d'érythrocytes, quel que soit le donneur de l'échantillon de sang. On notera que le tube capillaire 10, figure 1, comprend des points faibles, par exemple les marques 18 et 20, qui-sont en plus grand nombre que l'unique point faible 232 du tube capillaire 230. Quand il y a plus d'un point faible sur lé tronçon contenant du plasma, on peut utiliser le petit volume de plasma pour plusieurs essais, chaque portion du tronçon renpli de plasma pouvant être utilise pour un essai différent. Donc, avec le tube capillaire 10, l'échantillon correspond à une quantité de sang très faible, et il se perd une quantité négligeable de cet échantillon comparativement à ce qu'occasionnent les dispositifs de mesures et d'essais classiques. La figure 5 représente un tube capillaire 10' semblable aultube 10 et conforme à la présente invention. Une extrémité de ce tube plonge dans un liquide 43 contenu dans un récipient 44. L' échantillon de liquide monte dans le tube 10' par capillarité, ou encore par un moyen d'aspiration 45 tel qu'un chalumeau ou une poire. La figure 6 représente un analyseur chimique automatique décrit dans le brevet américain nO 3 036 893 t cet analyseur peut utiliser des tubes capillaires conformes à l'invention. Avant de rentrer dans l'analyseur, les tubes capillaires sont remplis corme on vient de le dire, et ils peuvent être aussi traités par exemple par centrifugation. En bref, l'analyseur utilise trois rubans ; le ruban supérieur ou récepteur 50 va de la bobine 52 vers le rouleau 54 autour duquel il passe en continuant vers la zone de transfert 66 décrite plus loin. Le ruban 50 comporte plu sieurs points récepteurs 56 capable-s d'absorber l'échantillon, qui sont alimentés en échantillons à tour de rôle parl'un des tubes capillaires. La façon dont chaque capillaire vient en position est décrite plus loin.Un ruban 58 qui est un organe de transfert se déplace entre le ruban récepteur 50 et un ruban analyseur 60. ke ruban 60 peut autre traité avec un agent qui réagit avec l'échantillon qui lui sera amené. Dans la zone de transfert 66, les trois rubans sont pressés l'un contre l'autre entre les rouleaux 68 et le tambour 69 ; ltéchantillon absorbé par les points 56 passe alors à travers l'organe de transfert 58 et atteint la surface analysante du ruban 60. Les trois rubans sortent de la zone de transfert 66 ; les rubans 50 et 58 s'enroulent sur les rouleaux 72.et 74. Le ruban analyseur 60 passe dans la zone de traitement 78 où il peut être traité avec un réactif si ce n'est déjà fait, à moins qu'il ne soit nettoyé, chauffé, séché ou traité de toute autre façon propre à produire la réaetion désirée. Le ruban traité 60 passe ensuite dans une zone de lecture 80 où il est par exemple éclairé par une lampe 82 dont la lu mière est mesuré. après passage à travers la bande à l'aide d'un détecteur 84 qui envoie un signal à un appareil enregistreur 86. L'intensité de la lumière transmise au détecteur 84 varie selon le type et le degré de réaction. Ensuite, le ruban 60 va s'enrouler dans une zone 88. La figure 7 représente un plateau circulaire 100 qui supporte plusieurs porte-capillaire 102 dirigés vers l'extérieur du plateau. Les porte-capillaire 102 sont montés autour du plateau sur des pivots 104 qui leur permettent de basculer. Normalement, les porte-capillaire 102 sont maintenus à plat par des ressorts 106 qui sont comprimés entre le bord du plateau 100 et un point des porte-capillaire 102. - Le plateau 100 est monté sur un arbre 108 qu'un moteur non représenté fait tourner en synchronisme avec le moteur des rubans 50, 58, 60 de telle façon que les tubes capillaires prennent, à un rythme accordé au mouvement du ruban 50, une position dans laquelle ils se vident sur ce ruban. Le système 114 faisant basculer le porte-capillaire est monté en position fixe sur un axe 112. Des cames 116 et 118 sont prévues de chaque côté du système de basculement ; la came 118 ntest pas visible. Pendant la rotation du plateau 100, par exemple dans le sens de la flèche 120, ùn porte-capillaire 102a venant en contact avec la came 114 se met en position verticale. Sur chaque por tecapillaire 102 est fixé un tube capillaire 10a, 10b, ... Chaque tube capillaire peut être conforme à la présente invention. Avant leur mise en place, les tubes capillaires 10 ont été obtenus par la cassure d'un tube capillaire plus long et on connaît le volume de l'échantillon contenu dans chacun d'eux.Dans les porte-capillaire 102, le moyen de support peut dtre constitué par des tampons élastiques 122 munis d'une fente dans laquelle on peut placer les tubes 10 ; cela empêche les tubes de glisser quand les portecapillaire basculent. Un tube capillaire 10b se met en position verticale lorsque son porte-capillaire bascule, et l'extrémité- inférieure de ce tube se trouve au-dessus d'un point 56 sur lequel le tube peut se vider. On peut aussi prévoir une soufflette 130 pour chasser le contenu du tube sur le point 56 ; dans ce cas, la soufflette se relève quand le tube se met en position, puis se rabaisse jusqu' toucher le tube au moment où il y à lieu de produire le soufflage. On a brièvement décrit un analyseur chimique automatique dans lequel on peut utiliser le tube capillaire conforme à la présente invention. Il doit autre toutefois bien entendu que l'on peut utiliser le tube capillaire conforme à l'invention pour toute au tre application dans laquelle on a besoin de ne mesurer et fournir un volume infime mais précis de liquide. La description ci-dessus montre que le tube capillaire de l'invention permet d'obtenir facilement un volume infime mais précis de liquide. Les erreurs de mesure sont fortement réduites car ltopérateur ne mesure pas lui-même les volumes infimes. Le tube capillaire permet de prélever un volume infime de liquide dont l'origine peut se trouver sur un patient à gaminer, pour trans f4- rer des quantités mesurées de ce volume infime dans un analyseur sans avoir besoin de le verser dans des récipients intermédiaires, réduisant par cela les dangers de contamination de l'échantillon. De plus, les risques de confusion et de contamination par contact sont également réduits dans le cas où l'on traite plusieurs échantillons, car les transvasements sont rares. Enfin, il suffit de prélever une très faible quantité de liquide pour remplir le tube capillaire, ce qui est avantageux car ce liquide peut autre le sang d'un patient à qui il n'est pas permis d'en perdre. La description montre, en outre, quet'invention concerne également un procédé de prélèvement d'un volume infime mais précis d'un liquide destiné à une analyse. REVENDICATIONS 1. Tube à essais capillaire dont le canal capillaire a une section connue, telle que l'on connaisse le volume de liquide contenu dans le canal sur une longueur donnée de tube, caractérisé en ce que ce tube comporte au moins une section de résistanee mécanique affaiblie, située à distance connue de l'une des extrémités, et de nature à permettre facilement une cassure du tube à l'endroit de ladite section affaiblie. 2. Tube selon revendication 1, caractérisé en ce que les sections de résistance mécanique affaiblie sont en nombre supérieur à un, et sont situées le long du tube, à distance connue les uns des autres. 3. Tube selon revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les sec tions affaiblies sont des rainures ou entailles qui entament la surface externe du tube. 4. Tube selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un tronçon résultant de la rupture du tube à l'emplacement de deux sections faibles présente une longueur connue et con tient un volume connu de liquide. 5. Tube selon une des revendications précédentes, caractérisé ene que, en outre, des graduations sont placés sur sa longueur, à distance connue les unes des autres. 6. Tube selon revendication 5, caractérisé en ce que -certains points faibles se superposent à certaines graduations. 7. Procédé d'obtention et de mesure d'un volume infime mais précis de liquide, caractérisé en ce que l'on introduit le liquide dans un tube à essais capillaire selon une des revendications pré cédantes. 8. Procédé selon revendication 7, caractérisé en ce qu'on rompt ensuite le tube en des points faibles choisis pour produire un tronçon de tube contenant un volume connu de liquide. 9. Procédé selon revendication 7 bu 8, caractérisé en ce qu'on transporte ensuite le tube ou un tronçon de ce tube dans un appareil analyseur.