Brevet FR2143371A1 — publié le 19730202

L'invention concerne un dispositif pour le transfert au moins partiel, d'un liquide hors d'une éprouvette, au moins partielle- ment remplie, ou dans une éprouvette, a:: moins partiel ment vide Dans tous les laboratoires d'analyse on tendu d'u art, à réduire la dimension des échantillons so@@is aux analpias et, d'autre part, à automatiser tout ou patie du ou dei @ - essus d'analyse eux-mêmes ainsi qu'à mécaniser le transfert des échantillons d'une station à l'autre de ces laboratoires automatises Cette tendance se manifeste notamment dans les laboratoires d'analyse clinique des grands ensembles hospitalters, thoratoi res qui ont à procéder à de nombreuses analyses s témptiques portant sur un grand nombre d'échantillons. La réduction des échantillons et l'augmentati d'échantillons é traiter sous-entendent d'une nement des méthodes d'analyse, perfectionnement à accroître la sensibilité de ces derntéres, et l'adoption de moyens mécaniques sapables de dap chan tillons d'une station à i'autre du laboratoire et le t@ mansférer d'un récipient à l'autre tout ou partie du contem s dernic@@. Dans les laboratorires d'analyses cliniques, la pitpar@@@es réac. tifs utilisés et pratiquement tous les échant @@@ s : des li@ quides. Il se pose donc le problème général cl mécanique de petits échantillons liquides contenus doris de petits récipients et le problème particulier du prélévement une frac- tion du liquide de chacun d'eux. Ces récipients prennent très sonvent la forme de permies éprouvettes, lesquelles sont placées sor des rétaiiers qui sont transportés par des installations de transfert; @@ es sta elles, sont équipées de moyens permettant de prélever u@@ partie au moins du contenu des éprouvettes véhiculées par des dételiers ou de transférer, au moins partiellement, ce copte @ d'une édro@ vette à l'autre.Or, lorsque le volume des échant@@@@@@ ast de l'ordre du demi-centimètre cubs (soit @@nq cents @@orol@@res) on moins, le prélèvement ou le transfart du conter@ @@@ @@ ouivettes ne va pas sans difficultés, netamment en ce qu'@@@@@ les précautions à prendre pour empécher qu'un prélèvemep@ pollué par d'éventuels restes du prélèvement précédent. La présente invention concerne un système de transfert adapté de telles éprouvettes et permettant de prélever une partie au moins du contenu de ces dernières. Ce système de prélèvement est caractérisé par le fait que ce dispositif comprend: un tube dont l'extrémité est pourvue d'un piston capable de coupisser de façon étanche dans ladite éprouvette; un moyen de préhension destiné à saisir cette éprouvette et à a maintenir dans une position coaxiale à l'axe de symétrie longi udinale de ce piston;; et un mécanisme capable de provoquer un déplacement relatif le ong de l'axe de cette éprouvette entre ce moyen de préhension et e pistcn, ce Jêplacement obligeant ce piston à pénétrer dans te éprouvette, à y coulisser et à en sortir, ce déplacement disant plonger ce piston iu moins jusqu'à la surface libre du li ide contenu dans cette éprouvette, lors du transfert de liquide s de cette épreavette, et au plus jusqu'à cette surface libre, à du transfert de liquide dans cette éprouvette, le diamètre @@@@i@at de ce @@e et sa longueur étant choisis de manière que @@@ @ch dé@erminépar ce diamètrs et cette longueur seit @@ur au volum détemniné par la course de ce piston compté @ @apport à cette surface libre et par le diamètre intérieur de tte éprouvette. Lu uescription qui va suivrai Se rapporte à une forme de réali tion particulière, donnée a titre d'exemple, de ce système de @@@@ement. Ceste description est illustrée par le dessin annexé @@ lequel: Le fig. l e@ 2 illustren@, en perspective, le principe du @@tème à de@@ stades de son fonctionnement. T Fig. ? est une vue perspective montrant, en détail, une pre forme de réalisation d'une partie du système. fig. 4 est une vue perspective montrant cette première forme @l@sation sein de l'ensemble du système. fig. c est ne coupe montrant une deuxième forme de roali- . Cet ne partie du système. fig. 5 In est une vue agrandie d'une partie de la fig. 5. s fig. 6, e et 8 sont des vues en plan, de côté et en bnut, @@epectivement, partiellement coupées, du système complet. La fig. 9 est une vue en coupe, à plus grande échelle, d'une partie du système, selon la ligne IX-IX de la fig. 6. Les fig. 1 et 2 montrent le principe sur lequel se fonde le système de prélèvement. L'échantillon-de liquide 1 est contenu dans une éprouvette 2, dont le fond est muni d'une excroissance axiale 3 (dessinée en trait interrompu). Cette éprouvette est fixée par cette excroissance à une pièce de fixation 4 montée à l'ex trémité d'un poussoir 5, poussoir qu'un mécanisme non représenté fait mouvoir de bas en haut comme l'indique la flèche 6. Ce mouvement déplace l'éprouvette par rapport a un tube rigide 7, maintenu en place par une douille fixe 8.A l'extrémité du tube rigide 7 est fixée une pièce 9 capable de pénétrer dans l'éprouvette 2- à la manière d'un piston, le diamètre de cette pièce 9 étant adapté au diamètre intérieur de l'éprouvette de manière qu'il y ait étanchéité entre la partie du volume de celle-ci qui est située au-dessous de cette pièce 9 et la partie de ce volume qui est située audessus. Dans ces conditions, on voit qu'au moment où le piston que constitue la pièce 9 pénètre dans l'éprouvette, ltair situé dans le volume 10 compris entre ce piston et la surface libre 11 du liquide est chassé à travers le tube 7 lequel joue le rôle d'une sonde. Le mouvement vers le haut, dans le sens de la flèche 6, se poursuivant, l'extrémité 12 du tube-sonde 7 arrive au contact de la surface 11.Des ce moment, c'est le liquide 1 qui est chassé à travers le tube-sonde 7 et qui est, de ce fait, extrait hors de l'éprouvette et acheminé vers tout récipient ou appareil (non représenté) auquel le tube-sonde 7 est raccordé ou avec lequel il est en relation par un conduit (p.ex. un tuyau flexible) tel que le conduit 13. A la fin du mouvement représenté par la flèche 6, la surface libre 11 de l'échantillon 1 s'est abaissée par rapport l'éprouvette 2 (voir fig.2) .La quantité de liquide qui a été prélevée ainsi -dans l'éprouvette 2 est définie par le diamètre intérieur de cette dernière et par l'amplitude du déplacement exécuté par le poussoir 5. Au cours de cette opération, l'extrémité 12 du tube-sonde 7 n'a pratiquement pas pénétré dans le liquide I: elle n'a fait qu'entrer en contact avec elle. C'est la un avantage important par rapport aux sondes de prélèvement usuelles, car la partie externe de cette extrémité n'est pas souillée par le liquide-*ch-ntillon, ce qui si 41ifie considérable- ment les problèmes de nettoyage de la sonde lorsqu'une nouvelle éprouvette, contenant un autre liquide-échantillon, est substituée à la première. La fig. 3 montre une forme de réalisation du tube-sonde 7. Celui-si comprend une gaine rigide 20, (par exemple en matière plastique), qul entoure le tuyau souple 13 et qui est pourvue d'un collier 21 permettant de la fixer au bâti d'un appareil (non re- présenté). Le diamètre intérieur de la gaine 20 est relativement grand par rapport au diamètre extérieur du tuyau souple 13, de sorte que ce dernier "flotte" librement dans cette gaine. L'extrémité du tuyau souple 13 est enfilée à force dans un manchon cylindrique 22, terminé par une tete conique 23. Sur ce manchon est effilée ltextrémité 25 de la gaine 20, extrémité dont l'épaisseur a étF amincie Localement le long d'une zone annulaire 24. Fntre le manchon @2 et la zone amincie 24 est interposé un anneau élastique 26, par exemple un joint torlque, qui sert de coussin. l'épesse@@@ de l' paine dans la zone 24 est cheisie de manière que l'anneau 26 produise un renflement de cette gaine, renflement yopre à assyrer up contact étanche entre l'extrémité de la gaine pt l'éprouvette 2 Le manchon 22, l'anneau élastique 26 et la cette annliail . 24 de la gaine constituent un piston dont fait saillie l'extré@ité du tube-sonde extrémité qui, dès qu'elle entre en conta@t avec la surface libre 11 de l'échantillon liqui dt @, permet > @ehappement de ce liquide à travers le tuyau souple 13. Comme le montre schématiquement la fig. 4, les éprouvettes 30, 31 ... sont Logées dans les logements d'un râtelier 32 qui se déolace pas à pas sous l'effet d'un mécanisme non représenté, dans le sens de Q flèche 33. A chaque pas, le râtelier s'immobi lise dans une position telle qu'un logement ( la fig. 4: le loge ment 34) prenne place dans l'axe d'un poussoir 35 terminé par une pièce de fixation n forme de pince 36. rette pince, en passant à travers un tr@@@ 41 ménagé dans la bbase 42 du râtelier, au droit de cheque l@@ement, vient ensserrer @sous l'effet d'un mécanisme @pté@@@@ @@@@@toissaner axicla ménagée au bas de chaque @ whiple l'excroissance 37 de l'éprouvette 31;; con@ l'effet @@@@ dutre mécanisme non représenté, le poussoir 35 se déplace vers le haut et élève l'éprouvette ainsi pr prise en char- ge, comme cela apparaît pour l'éprouvette 30, jusqu'@ @@@iler cette éprouvette sur un tube-sonde fixe 8, dont l'extimnité in- férieure fait office de piston. Au mome où la pointe @@ du tubesonde 38 touche la surface libre du liquide contenu o- l'éprou vette, ce liquide est refoulé à travers e tuyau soupt @.O. Le poussoir redescend ensuite, entrafnant avec lui l'éprounette 30 par l'excroissance axiale de cette dernière, de manière à dégager cette éprouvette du tube-sonde et à la replacer dans son longement 34.La pince 36 s'ouvre, se dégage de l excroissance ie l'éprouvette et s'abaisse jusqu'à s'effacer complètemen; @@dessous du râtelier 32, lequel peut alors avancer 'un paE ,c r @ @tituter, en regard du tube-sonde 38, l'éprouvette 31 à l'éprtvette 30. Les fig. 5 et 5A montrent une variaite du t@@@@@@@@@t @t la manière selon laquelle il coopère avec une éps seir Co tubesonde 44 comprend à nouveau une gaine rigide " @ @@ @@ un collier 46 à un bâti fixe 47 et pourv@@ d'un a@@@@@ge dans lequel pénètre un tuyau souple 49. La partie inferieure to de la gaine 45 est amincie et une douille 51 pourvue ep alement 52 est chassée à force dans l'espace compris entse d la quine 45 et l'extrémité du tube souple 49, de maniére à pre-contis @lre la partie amincie 50, en la bombant, et à créer aensi un icurrelet assurant l'étanchéité le long de la ligne de contact avec la surface interne de l'éprouvette 53.Il est avantaquepx d remplir l'espace compris entre la partie bombée 50 et ladonlite 51 d'un matériau élastique tel qu'une moussue de caoutohc - Les fig. 6 à 9 montrent une forme de réalitne d'un mécani@me produisant le mouvement d'ascension des éprouvat es Ce mécanisme est double, en ce sens qu'il est à même d'acti@pa @@@@ anément deux éprouvettes.Ce dispositif comprend un meteur @@@@ steur 5@ qui est monté sur un support 59 perté Lar une --g is @@ sur l'arbre de sortie duquel est Eixb un plAteau @@@ est tracée une rainure 62 qui consoitue an rant avec un galet 63 engagé ians ett reinse - est monté en bout d'un bras 64 fixe à une des ea@@@@ un caie- son 65, dont l'autre extrémité porte un autre tri@@@@ @@@ caisson 65 porte deux tourillons coaliauz 67 et 68 qui prenn @@lace dans des logements ménagés dans deux colonnes 69 et 70, de sorte que l'ensemble de ce caisson et des deux bras 64 et 66 constitue un levier pivotant autour de l'axe 71 de ces tourillons (voir fig.8). Le mouvement de ce levier est donc imposé par la forme de la rainure 62. L'extrémité 72 du bras 66 est pourvue d'une fente 13 dans laquelle s'engage un tourillon 74 qui est commun à deux poussoirs 75 et 76. Le bras 6 porte en plus un pivot double 77 nur lequel sont articulés deux leviers auxiliaires 78 et 79 des -inés à commander l'ouverture et la fermeture des pinces 80 et 81 qui équipent les poussoirs 75 et 76. Ces derniers sont montés amans un support commun 82 dans lequel ils peuvent coulisser verticalement.Chacun des poussoirs est constitué par un tube 83 (voir fig.9) a l'intérieur duquel peut coulisser axialement un barreau a terminé, à sa partie inférieure, par un ergot coudé 85 qui copère avec une fente 86 nagée à l'extrémité du levier de com inde correspondant (à savoir le levier de commande 78 pour ce qui du poussoir 35). L'autre extrémité comprend alésage coni le @@ qui coopère avec la tête conique 88 de la pince correspon - ravoir le pince 80 pour ce qui est du poussoir 75).Cette @t @@aces dins un jogement 89 ménagé dans le barreau 84 et @pilis 90, colidaire du tubs 83, empêche cette pince de se @p@@@er vern le bac, Cette goupille traverse le barreau 84 à avers deux entes boutonnières parallèles 91 et 92, allongées @@ @@ @@@@ permattant au barreau 84 de se déplacer sans entrave @ @prort du tube 83, Ce dernier, enfin, est pourvu d'un épaule @nterne empechant la pince 80 de s'en échapper par le haut. povssoir 96 ost en tous points identique au poussoir 75 qui ten détre decrit et il conpère de manière analogue avec l'ex ré@@@é de @@@utre levvier auxiliaire de commande commande 79. @ vers rie commande 78 et 79, qui peuvent se déplacer par @@ au @ras 66 du levier d'ascension en pivotant autour du @ double 77 sent attaches, par leurs autres extrémités 94 et @@ectivement, à deux électro-aimants 96 et 97, respective @@s él @@@@aimants sont agencés de mandière que lorsqu'ils @@@itén ittirent à eux les extrémités des leviers de @@@@ qui @ irs sont attachés, ce qui a pour effet d'abaisser deres exerémtés de ces mêmes leviers, donc, donc, dans chacune @@ues de comande 75 et 76, de faire coulisser le barreau 84 par rapport au tube 83 et, ainsi, de séparer l'un de L'autre l'alésage conique 87 et la tête conique 88 de la pince correspondante 80, respectivement 81, laquelle s'ouvre. En d'autres termes, les électro-aimants 96 et 97 sont agencés de manière 'que leur excitation provoque l'ouverture des pinces correspondantes 80 et 81. Les points d'attache 94 et 95 sont, de plus, disposés pratiquement dans le prolongement de l'axe 71 autour duquel pivote le levier d'ascension 64, 65, 66, de sorte que le mouvement de ce dernier ne risque pas, lorsque les pinces sont fermées, d'en modifier le serrage, voire d'en provoquer l'ouverture. Afin d'empêcher toute excitation intempestive des électroaimants 96 et 97, ces derniers sont alimentés à travers les paires de bornes 98 et 99 d'un micro-interrupteur 100, lequel est disposé de manière que chacun des circuits passant par les deux bornes 98, d'une part, et par les deux bornes 99, d'autre part, ne soient fermés que lorsque le bras 64 du levier d'ascension se trouve dans sa position haute 64b et actionne ainsi le poussoir 101 de ce micro-interrupteur. Dans ces conditions, les pinces 80 et 81 ne peuvent être ouvertes que lorsque le bras 66 du levier d'ascension se trouve dans sa position basse 66b, donc lorsque les poussoirs 75 et 76 sont eux-mêmes en position basse. Le mécanisme décrit permet donc, en excitant le moteur 58, d'une part, et les électro-aimants 96 et 97, d'autre part, et cela en synchronisme avec le mécanisme (non décrit) qui assure le défilement pas à pas des éprouvettes devant les poussoirs 75 et 76, d'assurer le prélèvement, au moins partiel du contenu de ces éprouvettes, la partie prélevée s'échappant à travers le canal des tubes-sondes 7, 38 ou 44 et & travers les tuyaux souples 13, 40 ou 49, respectivement qui leur sont raccordés.Dans les formes de réalisation illustrées par les fig. 6 & 9, le mouvement des poussoirs, notamment son amplitude, est régi par la forme de la rainure C2 tracée sur le plateau 61; la quantité de liquide prélevée & chaque coup, dépend donc de cette forme et du niveau de remplissage initial des éprouvettes. Si l'on veut changer la quantité prélevée, il faut donc soit modifier ce niveau de remplissage initial, soit changer la forme de la rainure 62. Cette dernitre possibilité nécessite l'échange du plateau 61 lui-même.On a donc intérêt, dans certains cas, a recourir a un autre système d'entrainement, qui permette de modifier a volonté et sans démontage l'amplitude du mouvement imposé au bras 64, donc la course des poussoirs 75, 76; on peut, par exemple, utiliser un excentrique à excentrage variable. Da@s les diverses formes de réalisation qui ont été décrites, la fixation d l'éprouvette au poussoir 5 était assurée par une excroissance axiale 3 qui portait l'éprouvette et avec laquelle coopé@ait la pièce de fixation 1 ou la pince 80, 81. Cela impli c-uait donc, pour les éprouvettes, une exécution spéciale. Il est cependant possible de modifier la pièce de fixation afin que le dispositif puisse manipuler des éprouvettes normales, dépourvues d'excroissance axiale. Par exemple, cette pièce de fixation peut prendre la forme d'une pince analogue aux pinces 80, 81, mais agencée de manière à coopérer avec le corps même de l'éprouvette. On peut aussi pr@voir que les éprouvettes soienttransférées depuis le râtelier dans un "berceau" fixé à demeure sur les poussoirs 5, 35, 75 e 76 @@ susceptible d'être pris en charge par ces derniers. L'invention n'est d'ailleurs pas limitée aux trois types de fixa tîon mentionnée@ et tout autre moyen de préhension peut entrer en ligne de compte. ans Fois l@@ exemples précédents, ce sont les éprouvettes qui sont déplacé@@ vers les tubes-sondes, lesquels restent fixes. Mais 1 invention prévoit aussi le cas où l'éprouvette reste immobile durant tocc le prélèvement et où c'est le tube-sonde qui, sous l effet d5un mécanisme quelconque, plonge dans l'éprouvette. l'essentiel, c'est qu'il y ait entre l'éprouvette et le tube-sonde un mouvement relatif provoquant la pénétration du second dans la première, la manière dont ce mouvement est engendré étant sans importance Le système qui a été décrit est destiné plus particulièrement @ chasser hors d'une éprouvette une partie au moins du contenu de @@tt@ dernid Mais il est évident qu'il peut aussi servir à in t@oduire dans cetre éprouvette, par aspiration, un liquide venant t8 l'@xté@@@u@ En effet, la pénétration du tube-sonde provoque, @@@@@ lon@@@@@@ que son extrémité n'a pas affleuré la surface li@@@ d'un liquide contenu dans l'éprouvette, l'échappement de 1 ' situé au-dessus de cette surface libre. Si alors le mouvement de pénétration est remplacé par un mouvement d'extraction, c'est une aspiration qui se produit, aspiration qui peui être utilisée pour introduire un liquide dans l'éprouvette ai ôt que l'autre extrémité du tuyau souple est raccordée @ un r @ voir de ce liquide, lequel peut être un diluant cu un réactif i y a avantage, dans ce cas, à conférer au mécelisme de der ment une caractéristique cinématique asymétrique qui engendre mouvement de rapprochement rapide (extraction) et un mouvement @@@loignement lent, de manière à éviter toute cavitation par casgare la colonne liquide enfermée dans le tuyau souple. On posi @n prévoir un mécanisme qui introduit une pause entre le menterent de rapprochement et celui d'éloignement dotte pause @@@@tant par exemple de déplacer l'autre extrémité du tuyau geo on premier récipient, destiné à recevoir le l'quide chassé de @@@@ @ivette, à un second récipient destiné à fouroir le liquement vers l'éprouvette (diluant, réactif, etc.) L'invention se prête à diverses uti'isations ie -té ex ploitée avec succès notamment pour trausférer t.- . d'une éprouvette vers une microcuvette d'appareil rie mesure patique, er particulier de spectrophotomètre; elle assure @o@ --r - inçage efficace de cette microcuvette par le liquide dl'émeavette lui@ même, et un remplissage rapide de cette microquye@@e outre. le volume mort qui reste dans le fond de l'éproduette est excessi-vement réduit, de sorte que l'invention permet de @@@ @@@@@omplètes ment l'éprouvette et d'en prélever pratiquement @@@@@@@@@@u entier, D'une manière générale l'invent'on psut ser@@@@ @@@@@@@, totaie ment ou partiellement, une éprouvette à la r@@@ @ rince avec un liquide de rinçage. Dans ce deynier c@@ @@@@@ culier elle évite qu'une partie du liquide de rinçage @@@@@@@ gand de l'éprouvette. Dans l'un et l'autre cas (extraction. du intx@@@ @@@@@ liqui de), il faut que le volume mort déôinl par le i - térieu du tube et sa longueur soit inférieur au vol@@@ @@@@@ar le diamètre intérieur de l'éprouvette et le course du @@@ comptée par rapport à la surface libre du liquide contenu de éprouvette au début de l'opération, ceste surface libre coinciear r avec le fond de l'éprouvette dans le cas où cette derniére - REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le transfert, au moins partiel, d'un liquide hors d'une éprouvette, au moins partiellement remplie, ou dans une éprouvette, au moins partiellement vide, caractérisé par le fait que ce dispositif comprend : un un tube dont l'extrémité est pourvue d'un piston capable de coulisser de façon étanche dans ladite éprouvette - un moyen de préhension destiné à saisir cette éprouvette et à la maintenir dans une position coaxiale à l'axe de symétrie longi i-udinale de ce piston ;; et un mécanisme capable de provoquer un déplacement relatif le long de l'axe de cette éprouvette entre ce moyen de préhension et ce piston, ce déplacement obligeant ce piston a pénétrer dans sette éprouvette, à y coulisser et a en sortir, ce déplacement passant plonger ne piston au moins jusqu'a la surface libre du l'quide contenu dans cetis éprouvette, lors du transfert de li @@ide hors de cette éprouvette, et au plus jusqu'à cette surface lbre, i ors du transfert de liquide dans cette éprouvette, le @mènre intérieur de ce tube et sa longueur étant choisis de ma ju@e que le voique mort déterminé par ce diamètre et cette lon @@@@ ui @@@@@@@@di at volume déterminè par la course de ce @@@@@ compté par rapport à cette surface libre et par le diavètre intérieur de cette éprouvette. Oisposibif selor la revendication l, caractérisé par le fait @@it pition comprend un capuchon en matière de forme sensible @@ que @@@@@ matière éastique, qui est enfilé sur l'extré b@@i@ de façon que de dernier fasse saillie au sommet @@@@@@ tispori@@@ selon la r-vendication 1, caractérisépar le de les piston comprend un bourrelet périphérique élas assurart l'étanchéité entre ce piston et léprouvette. @@@por scion les revendicasions 1 et 3, caractérisé par @@@@@ que levit piston comprend un manrion enfilé sur l'extré @@dit @@@@ de façon à laisser sailles cette extrémité, un @@@@@@ toriçue un matière élastique entourant ce manchon et une saine figide, dont la paroi, au voisinage de l'une de ses extrélies, est amincie de façon à constituer une zone annulaire souple, cette gaine étant enfilée sur ce manchon de manière que cette zone annulaire souple enserre cet anneau et soit dilaté par ce dernier pour former ledit bourrelet périphérique élas- tique. 5. Dispositif selon les revendications 1 et 3, caractérisé par le fait que ledit piston comprend une gaine rigide dont la paroi, à l'une des extrémités, est amincie de maniére à constituer une partie terminale souple, et une douille pourvue d'un épaulement, cette gaine et cette douille étant enfilées sur l'extrémité dudit tube, de manière que cette partie terminale souple soit comprimée axialement par cet épaulement et forme ledit bourrelet périphérique élastique, ce tube faisant saillie a l'extrémité de cette douille.