Brevet FR2294440A1 — publié le 19760709

La présente invention concerne un appareil nodulaire destiné à entre utilisé pour effectuer des analyses de liquides sous forne d'échantillons et, plus généraleu nt, 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 appareiis 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 poupe 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, sc combinent et se recorbinent après avoir traversé une série d'unités dc traitement, telles que serpentins mélangeurs, bains chauffants, dialyseurs, etc., puis parviennent finalement à un colorimètre qui analyse automatiquement l'échantillon pour fairc enregistrer les résultats. Ces appareils présentent l'inconvénient que, pour chaque analyse différente, il faut changer les tubes dans lesquels les échantillons s'coulent et effectuer entre les diverses unités de traitement des liaisons différentes correspondant au principe chimique de l'analyse envisagée. Les changements de tubes 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. Un objet de la présente invention consiste à prévoir un appareil de ce type, mais d'une structure telle que les inconvénients mentionnés ci-dessus peuvent titre évités. Un autre objet de la présente invention consiste à prévoir à structure modulaire, dont pratiquewent tous les composants principaux, c'est & dire les unités de traiteeent, telles que dispositifs de prélèvement, poupes, bains chauffants, colorimèttes sont interchangeables et peuvent être remplacés rapidement. Suivant une caractéristique de l'invention, il est prévu un appareil @odu- laire pour analyses d'échantillons liquides @@ portant plusieurs chaînes d'analyse parallèles, chaque channe co portant -i moins un dispositif de prélèvement et une pompe, ainsi qu'à la demande une série d'unités de traite eut t éventuellement un ensemble de dispositifs de Mélange et/ou de dialyse, un bain chauffant et un coloriaetre, lesdites chaînes étant disposées de tanière que les unités de traitement d'un type appartenant à des chaînes différentes soient alignées également parallèle-lt. Suivant une autre caractéristique, lesdites chaînes forment ensemble un rectangle, dont la longueur est parallèle aux chaînes et la largeur parallèle aux séries d'unités de même 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 porte-godets, 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 cote à côte dans le sens de la longueur dans le sens colorimètre vers dispositif de prélèvement, puis sur la lignede prélèvement en file dans le sens de la largeur en traversant toutes les chastes, et enfin sur l'aire de déchargement dans le sens de la longueur dans le sens dispositif de prélèvement vers colorimètre. Suivant une autre caractéristique, 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. Suivant une autre caractéristique, les pompes à fonctionnement péristaltique sont chacune montée sur un chassis comprenant deux plaques métalliques entretoisées perpendicaulaires 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. Suivant une autre caractéristique, les bains chauffants comportent à leur partie inférieure des broches -d'alimentation électrique permettant leur enfichage. Dans un exemple de réalisation, 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 pignée 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. Dans un exemple de réalisation, chaque poignée comporte un certain nombre 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. Dans un exemple de réalisation, l'appareil comporte, en dehors des mélangeurs du type à serpentins, des mélangeurs formés d'une série alternée de tubes de verre très courts de diamètres relativement fins et relativement gros. D'autres caractéristiques de la présente invention apparaîtront 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 suivant l'invention, la Fig. 2 est une vue partielle en coupe longitudinale de la partie haute d'un porte-godets utilisé dans l'appareil de l'invention, la Fig. 3 est une vue partielle en coupe de la partie supérieure d'une pompe utilisée dans l'appareil de l'invention, la Fig. 4 est une vue partielle en coupe d'un mélangeur en zig-zag utilisé dans l'appareil de l'invention, la Fig. 5 est une vue schématique d'un colorimetre suivant l'invention. A la Fig. 1, l'appareil modulaire d'analyse d'échantillons liquides comprend, à titre d'exemple cinq channes d'analyse 1 à 5. Pour simplifier le dessin et la compréhension de la description suivante, certaines channes, telles que les channes 7 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 chaîne 1 à 5 peut comprendre un dispositif de prélèvement 9, seuls les dispositifs 9 des chaÎnes 1 et 2 étant montrés, une pompe 10, seule la pompe 10 de la channe 2 étant montrée en détail, celles des chaînes 3 à 5 étant représentées symboliquement par un volume prismatique, une surface plane définie par une plaque horizontale il, 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 colorimétres des chaînes 4 et 5 étant montrés. L'appareil est alimenté avec des porte-godets t6, 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 face inférieure qui présente des raizores transversales 31 à 35, à section rectangulairc et situées repectivement 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 coiffent respectivement des rails 36 et 37, formés de bains plates montées sur la base de l'appareil. Les porte-godets, tels que 17, sent poussés par un organe moteur, non montré, dans le sens de la flèche 38. le premier porte-godets 18, dans la zone de chargement 6, se trouve plaque contre la face 39 et libéré des rails 36 et 37 qui sont arrêtés avant d'arriver & la face 39.La piste de prélèvement 8 comporte, de place cn place; des crochets 40, fonctionnant un peu 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 ou à un sous-multiple de cette distance. Le long de la piste 8, On peut prévoir un crochet 40 tous les quatre pas. En fait 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 mênte plan vertical.Une fois 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 45, analogues à 36 et 37, dans le sens de la flèche 46, par un organe moteur, non montré. La largeur des chatnes 1 à 5 et les distances respectives entre les axes de symétrie des zones 6 et 7 et les chaînes sont évidement 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 emi 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 normalement 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 50 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 51 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 liquide se trouvant dans le godet. Les signaux binaires délivrés par les photo-détecteurs sont de préférence transais à un calculateur nuJrique qui contrôle le fonctionnement de L'appareil et reçoit les résultats des analyses. Le dispositif de prélèvement 9 comprend une plaque métallique supportant un motcur à mouvement carré comou déplaçant une tête de prélèvement 52 au moyen d'un support approprié 53. A noter que le moteur à mouvement "carré" peut astre du type de celui décrit dans la demande de brevet français n 73 38236 déposée le 26 octobre 1973 par la Société Daillet. D'autre part, la tete 52 et le support 53 peuvent autre du type de ceux décrits dans la demande de brevet français 74 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 57r cette dernière formant une face latérale de l'appareil.La plaque 56 est légèrement en retrait par rapport aux faces 39 et 43; elle comporte des 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 pensant les mouvements de descente des tetes 52, pendant les temps de pompage et pendant le retour de la tette. On sait, par ailleurs, qu'entre deux prélèvenents, la tête 52 est plongée dans un 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 chatne de procéder à des prélèvement différents en volume. La plaque du dispositff 9 comporte, à sa partie inférieure, sur sa tranche, couine une carte de circuit imprimé, un connecteur enfichable permettant l'alimentation du moteur électrique entratnant le mouvement carré, ce moteur n'étant pas montré. La pompe 10 comprend deux plaques métalliques 59 et 60, de forme générale identique trapézoîdale, glissées dans des rainures verticales 61 et 62 tractes dans des montants 63 et 64. Comme les popes 10 de chaînes adjacentes sont montées c8te à càte, les rainures 61 et 62 ont une largeur égale a l'épaisseur de deux plaques 59 ou 60. L'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 entraîne 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 piston presseur 74 poussé par des ressorts montés sur une pièce amovible 75 qui s'accroche sur les plaques 59 et 60. Une fois accrochée, 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 77Xassurant 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 channe, 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 chatne 3 tandis que le dialyseur 80 se trouve dans la chatne 4. D'autre part, il faut noter que le nombre des tubes reliant les différents composants d'une chatne 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 etre, comme on l'a dit, d'un type quelconque. Toutefois, la Fig. 4 montre en coupe longitudinale une partie d'un mélangeur 81 suivant l'invention. 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 mu 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 m2me 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 chatne. Toutefois, la Fig. 5 montre le schéma de principe d'un colorimètre préféré de l'invention 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 forant deux faisceaux 88 et 89.Les faisceaux 88 et 89 passent Successivement à travers un découpeur de lumière cylindrique 90, comportant un nombre impair de fentes uniforiéient reparties de manière que, quand l'un des faisceaux 88 passe, l'autre ne passe pas, tel 89, la rotation de 90 entratnant la commutation des faisceaux, puis chacun à travers une cuve 91 et 92, dans laquelle passe du liquide, le conduit du liquide ayant au moins une partie horizontale dans l'axe du faisccau 88 ou 89, puis sont respectiverent renvoyés par deux tiroirs à 450 93 et 94 vers un prisme de manière å ne former à la sortie du prisme qu'un seul faisceau 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 & la fois. Les signaux délivrés par le photomul- tiplicateur passent dans un circuit logique à portes pour distinguer les deux faisccaux, le circuit logique étant commandé par les signaux délivrés par un détecteur de lumière 95 illuminés par réflexion sur le découpeur 90, coite l'indique la Fig. 5, uniquement quand le faisceau 88 passe. Le colorimètre & 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 91 ou 92. Hais 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) Appareil modulaire d'analyses d'échantillons liquides, caracteris en ce qu'il comporte plusieurs chaînes d'analyse parallèles, chaque channe 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 un coloricEtre, lesdites chaînes étant disposées de manière que les unités de traitement d'un type appartenant à des chaînes différentes soient alignées également parallèlement. 2) Appareil modulaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites chaînes forment ensemble un rectangle, dont la longueurvest parallèle aux chalnes et la largeur parallèle aux séries d'unités de même 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 avare de déchargement, chaque porte-godets contenant un nombre prédéterminé de godets alignés dans le sens longitudinal du porte-godets, qui reste toujours au cours du déplacement du porte-godets parallèle à la largeur de l'appareil, les partie godets étant sur l'aire de chargement déplacés côte à côte dans le sens de longueur dans le sens colorimètre vers dispositif de prélèvement, puis sur la ligne de prélèvement en file dans le sens de la largeur en traversant toutes les chanes, et enfin sur 1 'aire de déchargement dans le sens de la longueur dans le sens dispositif de prélèvement vers colorimètre. 3) Appareil modulaire suivant la revendication 7 ou 2, caractérisé en ce que les dispositifs de prélèvements sont chacun montés sur une plaque métallique perpendiculaire au plan du rectangle de l'appareil, qui est enfichable, guide par des rainures verticales, comme une carte de circuit imprimé. 4) Appareil suivant l'une des revendications 7 à 3, caractérisé en ce que les pompes à fonctionnement péristaltique 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. 5) Appareil suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les bains chauffants comportent à leur partie inférieure des broches d'alinentation électrique permettant leur enfichage. 6) Appareil suivant l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que chaque porte-godets est formé de plusieurs supports de godets individuels relies 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 longitudinale du porte-godets une fente dont la largeur est suffisante pour y loger ladite poignée, qui est alors visible transversalenent dans l'intervalle libre entre deux supports successifs. 7) Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce que chaque poignée de porte-godets 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. 8) Appareil suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend des mélangeurs formés d'une série alternée de tubes de verre très courts de diamètres relativement fins et relativement gros. 9) Appareil suivant l'une des revendications 1 & 8, caractérise en ce qu'il comprend des colorilètres à deux faisceaux engendrés par une seule source de lumière et transmis alternativenent par deux trajets différents à un photomultiplicateur, l'un des trajets comportant le passage à travers le liquide à analyser et l'autre trajet le passage à travers un liquide de référence, la commutation de la lumière de la source entre les deux trajets étant par un découpeur de lumière dont le fonctionnement est couplé à des circuits de commutation reliés à la sortie du photomultiplicateur pour séparer les signaux reçus suivant les deux trajets.