Brevet FR2318413A1 — publié le 19770211

La présente invention concerne un appareil modulaire destiné à être utilisé pour effectuer des analyses de liquides sous forme d'échantillons et, plus généralement, pour effectuer sur ces échantillons liquides un certain nombre de traitements permettant de faire ressortir le résultat de l'analyse. Bien que cette application ne soit pas imitative, on considérera plus particulièrement dans la suite l'application de l'appareil de l'invention à l'analyse de liquides biologiques, tels que le sang, l'urine, etc. On connatt bien des appareils automatiques d'analyse d'échantillons biologiques, dont le principe est de faire déplacer une série de courants segmentés par des bulles d'air par une pompe de dosage à fonctionnement péristaltique. Ces courants, dont celui de l'échantillon à analyser obtenu au moyen d'un dispositif de prélèvement dans un godet, se combinent et se recombinent après avoir traversé une série d'unités de traitement, telles que serpentins mélangeurs, bains chauffants, dialyseurs, etc., puis parviennent finalement à un colorimètre qui analyse automatiquement l'échantillon pour faire enregistrer les résultats. Ces appareils présentent l'inconvénient que, pour chaque analyse différente, il faut changer les tubes dans lesquels les échantillons s'écoulent et effectuer entre les diverses unités de traitement des liaisons différentes-correspondant au principe chimic.ue de l'analyse envisagée. Les changements de:Aubes font courir le risque d'erreurs dans les mesures en cours et éventuellement celui de rupture des raccords en verre, de perte des embouts, de détachement des-tubes de transmission, etc. On a décrit dans la d-emande de brevet français No 74 41C65,; déposée par ta demanderesse un appareil modulaire pour analyses dléchantillong liquides comportant plusieurs channes d'analyse parallèles, chaque chaîne comportant au moins un dispositif de prélèvement et une pompe, ainsi qu'à la demande une série d'unités de traitement comprenant éventuellement un ensemble de dispositifs de mélange et/ou de dialyse, un bain chauffant et-zzn colorimètre, lesdites chaînes étant disposées de manière que les unies de traitement d'un type appartenant à des channes différentes soient alignées également parallèlement. Lesdites chaînes forment ensemble un rectangle, dont la longueur est parallèle aux chaînes et la largeur parallèle aux séries d'unités de meme type, les godets étant placés dans des porte-godets qui sont déplacés, tout d'abord sur une aire de chargement, puis le long d'une ligne de prélèvement, et enfin sur une aire de déchargement, chaque porte-godets contenant un nombre prédéterminé de godets alignés dans le sens longitudinal du portegodets, qui reste toujours au cours du déplacement du porte-godets parallèle à la largeur de l'appareil, les porte-godets étant sur l'aire de chargement déplacés côte à côte dans le sens de la longueur dans he sens colorimètre vers dispositif de prélèvement, puis sur la ligne de prélèvement en file dans le sens de la largeur en traversant toutes les chaînes, et enfin sur l'aire de déchargement dans le sens de la longueur dans le sens dispositif de prélèvement vers colorimètre. Les dispositifs de prélèvement sont chacun montés sur une plaque métallique perpendiculaire au plan du rectangle de l'appareil, qui est enfichable, guidée par des rainures verticales, comme une carte de circuit imprimée. Les pompes à fonctionnement péristalique sont chacune montée sur un châssis comprenant deux plaques métalliques entretoisées perpendiculaires au plan du rectangle de l'appareil, qui sont guidées par des rainures verticales de manière à ce que chaque pompe forme un module enfichable. Les bains chauffants comportent à leur partie inférieure des broches d'alimentation électrique permettant leur enfichaye. L'appareil comporte,en dehors des mélangeurs du type à serpentins, des mélangueurs formés d'une série alternée de tubes de verre très courts de diamètre relativement fins et relativament gros. Suivant une caractéristique de l'invention, chaque porte-godets est formé de plusieurs supports de godets individuels reliés par leurs bases et chaque godet est muni d'une agrafe d'identification semblable à une poignée latérale, chaque support individuel comportant dans le sens longitudinal du porte-godets une fente dont la largeur est suffisante pour y loger ladite poignée, qui est alors visible transversalement dans l'intervalle libre entre deux supports. Suivant une autre caractéristique, chaque poignée comporte un certain nombre d'encoches alignées verticalement, la présence ou l'absence d'encoche ayant une signification binaire, et l'appareil comprend un organe de détection optique des encoches. D'autres caractéristiques de la présente invention apparattront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig. 1 est une vue en perspective avec arrachés partiels d'un appareil modulaire, la Fig. 2 est une vue partielle en coupe longitudinale de la partie haute d'un porte-godets suivant l'invention, la Fig. 3 est une vue partielle en coupe de la partie supérieure d'une pompe utilisée dans l'appareil modulaire de la Fig. 1, la Fig. 4 est une vue partielle en coupe d'un mélangeur en zig-zag utilisés dans l'appareil modulaire de la Fig. 1, la Fig. 5 est une vue schématique d'un colirimètre, utilisé dans l'appareil modulaire de la Fig. 1. A la Fig. 1, l'appareil modulaire d'analyse d'échantillons liquides comprend, à titre d'exemple cinq chaînes d'analyse 1 à 5. Pour simplifier le dessin et la compréhension de la description suivante, certaines charnels, telles que les channes 1 à 3 sont montrées incomplètes. L'appareil comprend encore une aire de chargement 6, une aire de déchargement 7 et une piste de prélèvement 8. Chaque channe 1 à 5 peut comprendre un dispositif de prélèvement 9, seuls les dispositifs 9 des channes 1 et 2 étant montrés, une pompe 10, seule la pompe 10 de la channe 2 étant montrée en détail, celles des channes 3 à 5 étant représentées symboliquement par un volume prismatique, une surface plane définie par une plaque horizontale 17, qui peut supporter des mélangeurs du type serpentins ou autres, ou des dialyseurs, et qui comporte des trous 12 dans lesquels on peut enfiler un bain chauffant 13 enfichable et des trous 14 permettant l'évacuation des liquides traités, et un colorimètre 15, seuls les colorimètres des channes 4 et 5 étant montrés. L'appareil est alimenté avec des porte-godets 16, dont un seul est représenté en détail, les autres,tels que 17, 18, 19 et 20, étant symbolisés par un simple parallélépipède. Le porte-godets 16 comporte cinq supports de godets individuels 21 à 25, reliés par leurs bases pour former un seul bloc. Chaque support, tel que 24 comprend une cavité cylindrique 26, dans laquelle vient se loger un godet 27, Fig. 2, et est séparé du support adjacent par une fente transversale 28. Le support 25 est associé à une languette 29, dont il est également séparé par une fente identique à 28. Le porte-godets 16 est, de plus, pourvu dans son plan de symétrie longitudinal d'une fente 30, sur toute sa longueur. Les rôles des fentes 28 et 30 seront décrits en relation avec la Fig. 2. Chaque porte-godets 16 a sa race inférieure qui présente des rain@ transversales 31 à 35, à section rectangulaire et situées respectivement dans les plans transversaux de symétrie des cavités 26 des supports 21 à 25. Dans la zone de chargement 6, les porte-godets sont disposés de manière que leurs rainures 32 et 34 coirrent respectivement des rails 36 et 37, formés de barres plates montées sur la base de l'appareil. Les porte-godets, tels que 17, sont poussés par vn organe moteur, non montré, dans le sens de la Blèche 38.Le premier porte-godets 18, dans la zone de chargement 6, se trouve plaqué contre la face 39 et libéré des rails 36 et 37 qui sont arrêtes avant d'arriver à la race 39. La piste de prélèvement 8 comporte, de place en place, des crochets 40, fonctinnant un pey. à la manière du cliquet d'une roue à rochet, pour faire avancer les porte-godets dans le sens de la flèche 41, , chaque crochet 40 venant accrocher une des rainures 31 à 35 et déplaçant un porte-godets pas à pas, la longueur d'un pas étant égale à la distance entre deux axes de cavités 26 ov. à un sous-multiple de cette distarce. Le long de la piste 8, on peut prévoir un crochet 40 tous les quatre pas.En lait la piste 8 est définie d'abord par la face 39, puis par une barre d'appui 42 et par une autre face 43, semblable à 39, 39, 42 et 43 étant dans le même plan vertical. Une rois arrivé au bout de la piste 8, dans la position du. porte-godets 19, les porte-godets sont poussés dans la zone de déchargement 7 sur des rails 44 et 43, analogues à 36 et 37, dans le sens de la flèche 46, par un organe moteur, non montré. La largev.r des chaînes 1 à 5 et les distances respectives entre les axes de symétrie des zones 6 et 7 et les chaînes sont évidemment des multiples de la 1 longueur d'un pas. A l'entrée de la piste 8 est prévu, d'un coté, un émetteur de lumière 47 dont le faisceau plat est dirigé à travers la fente 28 qui défile devant lui. Comme le montre la Fig. 2, chaque godet 27 placé dans une cavité 26 est muni d'un collier 48, entourant plus ou moins complètement le godet 27 et prolongé verticalement, le long du godet 27, par une poignée 49 dont le bord est encoché et présente des encoches 50. Le collier 48 repose normalemert sur la face supérieure du support 24, pris à titre d'exemple, avec sa poignée 49 engagée dans la fente 30 du porte-godets. Ainsi, positionnées, les encoches 30 définissent dans les fentes 28 des trous par lesquels peut passer la lumière émise par l'émetteur 47. Les pinceaux de lumière transmise sont reçus sur des optiques 31 de photo-détecteurs séparés.L'homme de l'art comprendra facilement que l'absence ou la présence d'une encoche en face d'une optique 51 permet un codage binaire, le mot binaire formé par les encoches 50 pouvant, par exemple, identifier le godet 27 ou plus exactement l'échantillon de l'iquide se trouvant dans le godet. Les signaux binaires délivrés par les photo-détecteuns sont de préférence transmis à un calculateur numérique qui contrôle le fonctionnement de l'appareil et reçoit les résultats des analyses. Le dispositif de prélèvement 9 comprend une plaque métallique supportant un monteur à mouvement carré connu déplaçant une tête de prélèvement 52 au moyen d'un support approprié 53. A noter que le moteur à mouvement "carré" peut être du type de celui décrit dans la demande de brevet français n0 73 38236 déposée le 26 octobre 1973 par la Société Daillet.D'autre part, la tête 52 et le support 53 peuvent être du type de ceux décrits dans la demande de brevet français 7A 39097 déposée le 15 novembre 1974 par la demanderesse. La plaque 9 peut: coulisser dans des rainures 54 et 55 de deux plaques supports 56 et 57, cette dernière formant une e face latérale de l'appareil. La plaque 56 est légèrement en retrait par rapport aux faces 39 et 43; elle comporte des échan- crures 58 dans chacune desquelles descend et monte un support 53.Le fonction- nement des crochets d'avancement 40 et des supports 53 est synchronisé de manière que les porte-godets soient immobiles pendant les mouvements de descente des testes 52, pendant les temps de pompage et pendant le retour de la tete. On sait, par ailleurs, qu'entre deux prélèvements, la tête 52 est plongée dans vn godet contenant un liquide de rinçage. Il est bien évident que la synchronisation mentionnée ci-dessus n'empêche pas chaque dispositif de prélèvement 9 d'avoir un cycle de fonctionnement prélèvement-rinçage propre, ce qui représente un avantage essentiel par rapport aux appareils de la technique antérieure en permettant dans chaque chaîne de procéder à des prélèvement différents en volume.La plaque du dispositif 9 comporte, à sa partie inférieure, sur sa tranche, comme une carte de circuit imprimé, un connecteur enfichable permettant *'alimentation du moteur électrique entraînant le mouvement carré, ce moteur n'étant pas montré. La pompe 10 comprend deux plaques métalliques 59 et 60, de forme générale identique trapézoïdale, glissées dans des rainures verticales 61 et 62 tracées dans des montants 63 et 6t. Comme les pompes 10 de chaînes adjacentes sont montées cote à côte, les rainures 61 et 62 ont une largeur égale à l'épaisseur de deux plaques 59 ou 60. t'une des plaques peut porter un connecteur enfichable permettant l'alimentation électrique des moteurs de la pompe, tels que 65. Les moteurs 65 entraînent un train d'engrenages réducteur de vitesse dont la roue dentée finale 66 entratne un barillet comprenant un certain nombre de cylindres presseurs 67, Fig. 3, d'une pompe péristaltique classique. La pompe 10 comprend encore deux peignes 68 et 69 servant, d'une manière classique à maintenir des tubes écrasables 70 bridés par des manchons 71 et 72. Le peigne 68 est fixe tandis que le peigne 69 peut se déplacer librement dans des rainures d'extrémités verticales 73 respectivement creusées sur les faces intérieures des plaques 59 et 60. Comme on le sait, le tube 70 est placé tendu dans les peignes 68 et 69. Sur le barillet des rouleaux 67 s'applique un plston presseur 74 poussé par des ressorts montés sur une pièce amovible 75 qui s'accroche sur les plaques 59 et 60.Une fois accfrochée, la pièce 75 appuie par une arête 76 sur le pigne 69 ce qui le fait descendre dans les rainures 73 avec pour effet de mieux tendre le tube 70. Les moyens d'accrochage de la pièce 75 comportent deux tétons cylindriques 76 pouvant pivoter dans des encoches des plaques 59 et 60 et deux tétons à section en forme de secteur circulaire 77 assurant le verrouillage de 75 dans les plaques. La rotation des tétons 77 est réalisée au moyen d'un levier 78. Sur la plaque 11, par chaîne, sont disposés ou bien des mélangeurs, par exemple du type à serpentin 79 et/ou des dialyseurs 80. A la Fig. 1, le mélangeur 79 se trouve dans la chaîne 3 tandis que le dialyseur 80 se trouve dans la chaîne 4. D'autre part, il faut noter que le nombre des tubes reliant les différents composants d'une chaîne sont relativement nombreux, le nombre des liquides réactifs pompés étant au plus égal à celui des intervalles des peignes 68 et 69, moins un. Le bain chauffant 13 s'enfile dans un trou 12 de la plaque 11. Les réactifs peuvent être placés sous la plaque 11 ou sous la plaque de base de l'appareil et être reliés aux pompes par des tubes à travers des trous percés dans la plaque de base le long de la zone de chargement 6. Le conduit débouchant en 14 sert à l'évacuation des produits. Le bain 13 comporte à sa partie inférieure un connecteur électrique permettant son alimentation en courant de chauffage. Les mélangeurs 79 peuvent autre, comme on l'a dit, d'un type quelconque. Toutefois, la Fig. 4 montre en coupe longitudinale une partie d'un mélangeur 81 d'un type spécial. Le mélangeur 81 se compose d'une série alternée de tubes à diamètre de passage relativement étroit 82 et de tubes à diamètre de passage relativement grand 83. Les tubes 82 et 83 sont très courts, de l'ordre de 3 à 4 mm de longueur. Les diamètres des passages sont de quelques dixièmes de mm. La succession des trous fins et gros favorisent le mélange des liquides à mélanger. Les tubes sont, de préférence, dans un meme plan si bien que le mélangeur a une structure en zig-zag.La soudure entre les tubes est effectuée suivant les techniques spéciales des verriers, Les colorimètres 15 peuvent etre d'un type classique, à la condition que leur largeur corresponde à celle d'une channe. Toutefois, la Fig. 5 montre le schéma de principe d'un colorimètre préféré spécial 84 à double faisceaux. Le colorimètre 84 de la Fig. 5 comprend une source lumineuse conctuelle 85 émettant de la lumière vers deux miroirs à 450 86 et 87 renvoyant la lumière parallèlement à l'axe longitudinal principal du colorimètre, en formant deux faisceaux 88 et 89. Les faisceaux 88 et 89 passent successivment à travers un découpeur de lumière cylindrique 90, comportant un nombre impair de fentes uniformément réparties de manière que, quand l'un des faisceaux 88 passe, l'autre ne passe pas, tel 89, la rotation de 90 entraînant la commutation des faisceaux, puis chacun à travers une cuve 91 et 92, dans laquelle passe du liquide, le conduit du liquide ayant a',. moins une partie horizontale dans l'axe du faisceau 88 ou 89, puis sont respectivement renvoyés par deux miroirs à 45 93 et 94 vers un prisme de manière à ne former à la sortie du prisme qu'un seul faiseau passant à travers un filtre vers un photomultiplicateur. Etant donné l'action du découpeur 90, le photomultiplicateur ne reçoit que l'intensité d'un faisceau à la fois. Les signavx délivres par le photomul- tiplicateur passent dans un circuit logique à portes pour distinguer les deux faisceaux, le cricuit logique étant commandé par les signaux délivrés par un détecteur de lumière 95 illuminés par réflexion sur le découpeur 90, comme l'indique la Fig. 5, uniquement quand le faisceau 88 passe. Le colorimètre à double faisceau permet de faire. une comparaison entre le liquide à analyser et une référence quand le liquide à analyser ne parcourt qu'une seule cuve 9' ou 92. Y.ais il est possible, pour étudier des réactions enzymatiques, d'envoyer ce liquide en série dans les deux cuves, le passage dans la seconde étant retardé d'un temps connu par rapport au passage dans la première On obtient alors une différence d'intensité qui facilite l'étude du phénomène. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-desus en relation avec des exemples particuliers de réalisation, il faut comprendre que ladite description n'a été faite qu'à titre d'exemple et ne limite pas la portée de la présente invention. REVENDICATIONS 1) Porte-godets pour appareil d'analyse d'échantillons liquides, caractérisé en ce'qu'il est formé de plusieurs supports de godets individuels reliés par leurs bases et chaque godet est muni d'une agrafe d'identification semblable à une poignée latérale, chaque support individuel comportant dans le sens longitudinal du porte-godets une fente dont la largeur est suffisante pour y loger ladite poignée, qui est alors visible transversalement dans l'intervalle libre entre deux supports successifs. 2) Porte-godets suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque poignée comporte un certain nombre d'encoches alignées verticalement, la présence ou l'absence d'encoche ayant une signification binaire, et l'appareil comprend un organe de détection optique des encoches. 3) Porte-godets suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que dans la base du porte-godets, sont prévues des rainures transversales, qui peuvent coiffer des rails de guidage quand le porte-godets est déplacé transversalement, et qui-servent de points d'accrochage pour des crochets, fonctionnant comme des cliquets de roue à rochet quand le porte-godets est déplacé longitudinalement. 4) Porte-godets suivant la revendication 3, caractérisé en ce que chaque rainure est dans le plan vertical d'un support de godet.