Brevet FR2236474A1 — publié le 19750207

On sait que pour étudier le métabolisme cellulaire il est nécessaire d'effectuer des prélèvements tissulaires qu'on soumet ensuite a une analyse biochimique de plus en plus précise. Pour bloquer le métabolisme à l'instant de la biopsie on a imaginé de congeler brusquement l'échantillon en le plongeant dans de lloxy- gène, de l'azote ou de flair à l'état liquide. Si l'on veut obtenir une bonne précision, les -opérations doivent être conduites très rapidement. En outre pour permettre des dosages corrects, les échantillons doivent avoir une masse identique. On a utilisé à cet effet des appareils à aiguille creuse, mais ceux connus à ce jour, ont parfois donné des résultats décevants soit que le prélèvement de l'échantillon ait été incorrectement réalisé, soit que cet échantillon reste dans l'aiguille au lieu d'etre instantanément rejeté dans le milieu de congélation. L'invention vise à remédier à cet inconvénient et à permettre d'établir un appareil de manipulation facile, -grace auquel on puisse opérer le prélèvement de façon extrêmement rapide, et qui assure la projection positive-de ltéchantillon dans le milieu congélateur sans aucun retard notable. L'appareil suivant l'invention comprend essentiellement - une turbine pneumatique à arbre susceptible de coulisser axialement et propre à porter en bout une aiguille creuse de prélèvement - des moyens propulseurs pour entraîner le rotor de cette turbine en rotation en lui appliquant simultanément une poussée propre à le déplacer axialement avec l'arbre et 1'aiguille à 1ten- contre de moyens de rappel appropriés - des moyens pour créer une dépression à l'intérieur de l'arbre et de l'aiguille pendant la rotation de la turbine et le déplacement# axial de cet arbre en vue de retenir dans 1aiguille l'échantillon qui vient dtetre prélevé - des moyens de déclenchement intervenant lorsque l'arbre s'est déplacé axialement d'une quantité prédéterminée pour arreter les moyens propulseurs et ramener le rotor et l'arbre à leur position initiale - et des moyens permettant à l'opérateur de substituer une surpression à la dépression à l'intérieur de l'arbre de façon à provoquer l'expulsion positive de l'échantillon recueilli par l'aiguille. La turbine est préférablement du type à injection tangentielle avec rotor à plateau porte-aubes tournant à jeu réduit à l'intérieur du corps fixe, de manière que le gaz propulseur sous pression agisse sur ce rotor comme sur un piston pour assurer le déplacement axial de l'arbre, une contre-pression appliquée à l'autre face de ce rotor étant utilisée pour le retour. Les moyens de déclenchement sont avantageusement constitués par un organe solidaire de l'arbre de la turbine et qui, en fin de course de celui-ci, vient obturer un orifice reliant à l'atmosphère extérieure un relais pneumatique approprié, de manière à assurer l'actionnement de ce dernier, lequel commande à son tour des distributeurs convenables. La mise en--marche de la turbine -et l'expulsion de l'échantillon sont préférablement commandés pneumatiquement par l'intermédiaire d'orifices situés sur le manche de la turbine et qu'il suffit à l'opérateur d'obturer momentanément pour déclencher le fonctionnement désire. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 est une vue en perspective de la turbine de# l'ap- pareil suivant l t invention. Fig. 2 en est une coupe longitudinale à plus grande échelle les pièces étant représentées à la position de repos. Fig. 3 est une coupe semblable à celle de fig. 2, mais les pièces étant représentées à la position de fin de course de l'arbre tubulaire de la turbine. Fig. 4 est une coupe schématique en plan montrant une forme d'exécution possible du rotor de la turbine. Fig. 5 est un schéma des dispositifs pneumatiques decommande de l'appareil. L'appareil représenté en fig. 1 comprend un corps 1 solidaire d'un manche latéral 2-. L'extrémité inférieure de ce corps est agencée de manière à recevoir un embout 3 qui s'y fixe par des moyens appropriés (enclenchement, vissage, montage à baïonnette, etc...). On remarquera que le manche 2 est creux et qu'il permet ainsi le passage des tuyaux de liaison avec le dispositif pneumatique de commande. On aperçoit encore en fig. 1 que ce#manche#2 comporte deux-orifices de commande manuelle 4 et 5, susceptibles d'être obturés momentanément par le doigt de l'o#érateur et dont le rôle sera exposé plus loin. Comme montré en fig. 2 le corps 1 est de forme générale cylindrique creuse. Son extrémité inférieure reçoit l'embout 3, comme exposé plus haut, tandis que sur son extrémité supérieure vient se fixer un chapeau 6. L'intérieur du corps 1 renferme trois cloisons superposées. La première 7 est constituée par une pièce rapportée qui délimite au-dessous du chapeau 6 une chambre supérieure 8. La seconde la solidaire du corps 1 lui-même, définit avec la première 7 une champ bre intermédiaire 9. Enfin la troisième 10, rapportée à l'extrémité inférieure du corps 1, délimite avec la seconde une chambre inférieure Il. Les trois cloisons 7, la et 10 sont alésées axialement pour recevoir à rotation et à coulissement un arbre tubulaire 12 Les portées de cet arbre dans les cloisons peuvent être revetues d'une matière synthétique appropriée. Le jeu prévu dans ces portées est aussi faible que possible de manière à assurer une étanchéité suf fisante L'extrémité inférieure de l'arbre 12 est conique, comme indiqué en 12a, de façon à permettre d'emmancher une aiguille creuse 13 du genre utilisé pour les prélèvements d'échantillons de tissus. La partie de l'arbre 12 qui se trouve à l'intérieur de la chambre intermédiaire 9 porte un disque 14 réglable en position. Dans l'exemple représenté la partie précitée de l'arbre est filetée, comme indiqué en 12b, et le disque est taraudé pour se visser sur elle, un contre-écrou 15 assurant le blocage. Le disque 14 est de diamètre sensiblement inférieur au diamètre intérieur du corps 1 de façon à ne pouvoir en aucune manière y jouer un rôle de piston. La partie de l'arbre 12 qui se trouve à l'intérieur de la chambre inférieure Il porte un rotor de turbine 16. Comme montré, ce rotor est constitué par un plateau de diamètre à peine inférieur au diamètre du corps 1 et dont la face supérieure porte des aubes 17. Les aubes 17 sont prévues pour recevoir une injection tangentielle de gaz propulseur (air comprimé). Elles peuvent notamment être établies à la façon indiquée en fig. 4, étant entendu qu'on peut adapter tout autre profil connu dans la technique à cet effet. Au-dessous du rotor 16 l'arbre 12 est entouré par un léger ressort de rappel 18. Dans la chambre supérieure 8 débouche une tubulure 19 à laquelle on raccorde un tuyau souple 20 aboutissant au dispositif pneumatique de commande qu'on décrirera plus loin. Cette tubulure 19 est ainsi en communication avec l'alésage 12c# de l'arbre 12. La chambre intermédiaire 9 communique avec l'atmosphère extérieure par un orifice latéral 21. D'autre part dans cette- chambre s'ouvre un canal en équerre 22 creusé dans l'épaisseur de la cloison intermédiaire la. L'extrémité extérieure de ce canal reçoit une seconde tubulure 23 à laquelle on vient raccorder un tuyau 24 correspondant. Le débouché du canal 22 dans la chambre 9 est disposé assez près de l'arbre 12 pour que le disque 14 vienne l'obturer automatiquement en fin de course descendante de cet arbre. Dans le haut de la chambre inférieure 11 débouche une troisième tubulure 25 recevant un tuyau extérieur 26. L'orifice du corps 1 dans lequel cette tubulure 25 est engagée n'est pas orienté radialement, au contraire de ce qui est représenté en fig. 2 et 3 pour la simplicité du dessin, mais bien suivant un angle notable par rapport à un rayon, de manière que le jet amené par la tubulure puisse comporter une composante tangentielle pour entraîner les aubes 17. A une certaine distance de la tubulure 25 dans le sens angulaire par exemple à -1800, comme montré, ou davantage dans le sens de rotation du rotor, il est prévu dans la paroi du corps 1 un orifice de sortie 27. Dans le bas de la chambre 11 débouche une quatrième tubulure 28 recevant un tuyau 29. En face de cette tubulure on a prévu un orifice 30 de petit diamètre, cela pour des raisons qu'on exposera ci-après. Le fonctionnement qu'on vient de décrire est le suivant Lors-de la mise en marche (dont on verra plus loin comment elle peut être assurée par l'opérateur), la tubulure 19 est reliée à une source de dépression, la tubulure 23 à l'entrée de commande d'un relais pneumatique, la tubulure 25 à une source de gaz propulseur sous pression (en pratique air ou oxygène comprimé), tandis que la tubulure 28 est isolée. Le gaz propulseur sortant de la tubulure 25 agit sur les aubes 17 du rotor 16 pour faire tourner ce dernier à grande vitesse dans le sens indiqué par la flèche 31 en fig. 4. Le gaz propulseur qui a agi sur les aubes s'échappe par 1 'cri.- fixe 27. Mais les choses sont agencées de manière à ce que cet orifixe détermine une certaine perte de charge, de sorte que la base inférieure du rotor se trouve soumise à une pression qui repousse celui-ci vers le bas avec l'arbre 12 à ltencontre du ressort 18. On arrive ainsi très rapidement à la position représentée en fig. 3. L'arbre 12 s'est abaissé avec l'aiguille 13 dont l'extré- mité est venue s'enfoncer dans organe intéressé (indiqué en 32 en fig. 1). Cette course descendante de l'arbre 12 est limitée par le disque 14 qui vient s'appliquer sur la face supérieure de la cloison intermédiaire la en obturant ainsi l'entrée du canal 22.Le rotor 16-17 s'est abaissé alors au-dessous de la tubulure 25, mais son énergie cinétique lui a permis de tourner jusqu'en fin de course axiale de l'arbre ; au surplus, le tourbillon qui se forme audessus de lui à l'intérieur de la chambre 11 tend à le maintenir en rotation. En même temps la dépression assurée par la tubulure supérieure 19 a été transmise-à l'alésage 12c de l'arbre 12 et par conséquent à l'aiguille 13, en tendant à aspirer l'échantillon prélevé par celle-ci et en s'opposant par conséquent à sa chute intempestive Mais dès que le disque a complètement obturé ltentrée du canal 22, qui joue ainsi le rle d'orifice de commande automatique, le relais auq#uel le tuyau 24 est relié est actionné et inverse les distributeurs du dispositif de commande.La tubulure 25 cesse de recevoir le gaz propulseur sous pression lequel est au contraire envoyé dans la tubulure 28. Il en résulte que le rotor 16 remonte presque instantanément avec l'arbre 12 et l'aiguille 13, l'échantillon étant maintenu à l'intériéur de cette dernière. Pour expulser cet échantillon l'opérateur agit à la main sur le dispositif de commande. La tubulure 19 cesse d'être reliée à une source de vide et reçoit du gaz sous pression qui chasse positivement l'échantillon de l'-aiguille, sans aucun retard et sans aucune hésitation. Le réglage -de la course axiale de l'arbre et de l'aiguille s'effectue en agissant sur le disque 14. La profondeur de pénétration de l'aiguille dans le tissu peut en outre se régler par le choix de la hauteur du support 3 et/ou de la longueur de l'aiguille 13 elle-même. Fig. 5 indique le schéma d'une réalisation préférée du dispositif pneumatique de commande. Pour une bonne compréhension de ce schéma, les lignes pneumatiques qui en sortent pour se rendre aux tubulures de la turbine ou aux orifices 4 et 5 du manche 2 de celleci ont reçu les mêmes références que ces tubulures ou orifices. La canalisation 33 représentée dans ce schéma est reliée à une source de gaz comprime air ou oxygène) à une haute pression de l'ordre par exemple de 150 bars. Cette canalisation aboutit à un premier détendeur 34 qui abaisse la pression à 3 bars dans la canalisation d'aval 35. On a représenté en 36 une vanne insérée sur cette canalisation pour permettre de fermer l'écoulement du gaz, lorsqu'on désire maintenir appareil en repos de façon prolongée. La canalisation 35 aboutit à un second détendeur 37 qui abaisse encore la pression à une valeur due 0,3 bar pour alimenter les éléments pneumatiques (relais, bascules, etc...). De la canalisation 35 et en aval de la vanne 36 part une canalisation 38 qui aboutit à l'entrée commutable 39C d'un premier distributeur 39. Ce distributeur 39 comporte comme à l'ordinaireodeux sorties 39A et 39B. On parlera plus loin de la seconde ; quant à la première, elle est reliée par une canalisation 40 à 1tentée commutable 41C #d'un second distributeur 41 dont les deux sorties 41A et 41B aboutissent respectivement aux tubulures 25 et 28. Les entrées de commande 39a, 39b et 41a,-41D des deux distributeurs 39 et 41 sont respectivement reliées l'une à l'autre, 39a avec 41a et 39b avec 41b, par des canalisations 42 et 43. Ces dernières sont elles-mêmes reliées par des canalisations 44 et 45 à l'une et à l'autre sortie 46A et 46B d'une bascule pneumatique bistable 46. L'entrée d'alimentation 46C de cette bascule reçoit du gaz sous faible pression (0,3 bar) de la sortie du détendeur 37 par une canalisation 47. Quant aux-deux entrées de commande 46a et 46b de la bascule 46, elles sont reliées aux sorties respectives 48A et 49A de deux relais pneumatiques 48 et 49 dont les entrées de gaz 48c et 49c communiquent elles-mêmes avec la canalisation 47. L'entrée de commande 48a du relais 48 est reliée à L'orifice 4 prévu dans le manche 2 de la turbine Cfig. 1) tandis que celle 49a du relais 49 est reliée de son côté à la tubulure 23. On notera encore que la canalisation 40 est raccordée à l'entrée 50A d'une trompe à vide 50 dont la sortie 50B débouche à l'atmosphère. La prise de vide SOC de cette trompe est reliée par une canalisation 51 à la première entrée 52A d'un troisième distributeur 52. Ce dernier est identique aux précédents 39 et 41, mais# il fonctionne à l'inverse en ce sens qu'il a deux entrées et une sortie commutable. Sa seconde entrée 52B est reliée par une canalisation 53 à la sortie 39B du distributeur 39. Quant à la sortie commutable 52C du distributeur -52, elle est reliée à la tubulure 19. Les deux entrées de commande 52a et 52b du distributeur 52 sont respectivement reliées aux sorties 54A et 543 d'un relais commuta teur 54 dont l'entrée de gaz 54C est elle aussi reliée à la canalisation 37. Quant-à l'entrée de #commande 54a de ce relais, elle est reliée de son côté au second trou 5 du manche 2 de la turbine. Le fonctionnement est le suivant Au repos les deux distributeurs 39 et 41 se trouvent à la position B, tandis que le distributeur 52 est à la position A. Si lton ouvre la vanne 36, le gaz sous pression de la canalisation 35 arrive bien à ltentrée 39C du distributeur 39, mais celui-ci le renvoie par 39B dans ltentrée 52B de 52. Comme ce dernier est en position A,~ltentrée 52B est fermée et le gaz ne peut passer. On-se trouve donc en position d'attente. Pour mettre l t appareil en marche l t opérateur obture momentanément l'orifice 4 du manche 2 de la turbine. Cela a pour-effet d'agir sur le relais 48 qui par 48A et 46a fait basculer la bascule 46. Celle-ci envoie du gaz sous pression dans les canalisations 44 et 42, ce qui a pour effet de faire passer les distributeurs 39 et 41 de la position B à la position A. De ce fait le gaz sous pression qui arrive en 39C sort par 39A, pénètre dans 41 par 41C et ressort par 41A pour arriver à la tubulure 25 et provoquer ainsi la rotation et l'abaissement de l'équipage tournant de la turbine Simultanément ce gaz parvient à l'entrée 50A de la trompe 50 ce qui a pour résultat de créer une dépression dans la canalisation 51. Comme 52 est en position A, cette dépression est transmise à la tubulure 19 pour assurer le fonctionnement décrit plus haut. Quand le disque 14 a obturé ltentrée du canal 22, cela a pour effet de déclencher le relais 49. Ce dernier agit par 49A et 46b pour faire basculer à nouveau la bascule 46. Les deux distributeurs 39 et 41 reviennent à la position B, qui est celle de repos. Toutefois les choses sont agencées de façon telle que 39 soit notamment retardé par rapport à 41 de manière que du gaz sous pression puisse être envoyé par la tubulure 28 pendant un court instant en vue d'assurer la remontée rapide de l'équipage tournant de la turbine. Lorsque l'opérateur désire provoquer l'expulsion de l'échantil- lon prélevé, il obture momentanément 1 t orifice 5 du manche 2. Cela a pour résultat d'actionner le relais commutateur 54 pendant un court instant. Ce dernier amène le distributeur 52 à la position B, de sorte que le gaz comprimé arrivant en 52B peut sorti en 52C et parvenir à la tubulure 19 pour expulser l'échantillon. L'invention a donc bien permis de réaliser une turbine de pré lèvement pour biopsies#, de fonctionnement rapide et souple, qui assure une bonne retenue de l'échantillon et son expulsion instantanée, quand on le désire. Il est ainsi possible de réaliser des manipulations très rapides garantissant l'exactitude des résultats relevés. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. REVENDICATIONS 1. Appareil automatique pour biopsies, caractérisé en ce qu'il comprend - une turbine pneumatique à arbre tubulaire susceptible de coulisser axialement et propre à porter en bout une aiguillee creuse de prélèvement - des moyens propulseurs pour entraîner le rotor de cette turbine en rotation en lui appliquant simultanément une poussée propre à le déplacer axialement avec l'arbre et l'aiguille à lten- contre de moyens de rappel appropriés ;; - des moyens pour créer une dépression à l'intérieur de l'arbre et de l'aiguille pendant la rotation de la turbine et le déplacement axial de l'arbre en vue de retenir dans l'aiguille l'échantillon qui vient d'être prélevé - - des moyens de déclenchement intervenant lorsque l'arbre s'est déplacé axialement d'une quantité prédéterminée pour arrêter les moyens propulseurs et ramener le rotor et l'arbre à leur position initiale - et des moyens permettant à l'opérateur de substituer une surpression à la dépression à l'intérieur de l'arbre de façon à provoquer l'expulsion de l'échantillon recueilli par l'aiguille. 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la turbine est du type à injection tangentielle avec rotor à plateau porte-aubes tournant à jeu réduit à l'intérieur du corps fixe de manière que le gaz propulseur sous pression agisse sur le rotor comme sur un piston à l'intérieur du corps fixe de la turbine, pour assurer le déplacement axial de l'arbre. 3. Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le retour du rotor et de l'arbre est assuré par une contre-pression appliquée à l'autre face de ce rotor. 4. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de déclenchement sont constitués par un organe solidaire de l'arbre de la turbine et qui, en fin de course de celui-ci, vient-obturer un orifice de commande automatique reliant à l'atmosphère extérieure un relais pneumatique approprié, de manière à assurer l'actionnement de ce dernier, lequel commande à son tour des distributeurs convenables. 5. Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe de déclenchement porté par l'arbre est constitué par un disque réglable en position sur celui-ci. 6. Appareil suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que la mise en marche de la turbine et l'expulsion de l'échantillon sont commandées pneumatiquement par l'intermédiaire d'orifices qu'il- suffit à l'opérateur d'obturer momentanément pour déclencher pneumatiquement le fonctionnement désiré. 7. Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les orifices sont prévus sur le manche de manoeuvre de la turbine. 8. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que son dispositif de commande pneumatique comprend - un premier distributeur recevant du gaz sous pression pour l'envoyer à l'une ou l'autre de deux sorties - un second distributeur recevant le gaz sous pression de la première des deux sorties du premier distributeur pour le renvoyer soit suries aubes du rotor de la turbine en vue de la faire tourner et de la déplacer axialement dans le sens du prélèvement, soit sur l'autre face de ce rotor en vue d'en assurer le retour - une bascule pneumatique bistable propre à commander le premier et le-second distributeur un premier relais pneumatique déclenché par obturation d'un premier orifice de commande manuelle pour actionner la bascule dans un premier sens - un second relais pneumatique actionné par un orifice de déclenchement obturé en fin de course de l'arbre de la turbine pour commander la bascule précitée dans l'autre sens - une trompe à vide alimentée par le gaz sous pression provenant de la première sortie du premier distributeur - un troisième distributeur# comportant deux entrées et une sortie unique, la première entrée étant reliée à la prise de vide de la trompe et la seconde à la seconde sortie du premier distributeur - et un relais commutateur de commande du troisième distributeur, l'actionnement de ce relais étant assuré par obturation d'un second orifice de commande manuelle.