Brevet FR2318414A1 — publié le 19770211

La présente invention concerne un appareil modulaire destiné A 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 raire ressortir le résultat de l'analyse. Rien que cette application ne soit pas imitative, on considérera plus particulièrement dans la su te l'application de l'appareil de l'invention d l'analyse de liquides biologiques, tels que le sang, l'urine, etc. On connaît 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 A fonctionnement péris- taltique.Ces courants, dont celui de l'échantillon a analyser obtenu au moyen d'un dispositif de prélèvement dans v.n godet, se combinent et se recombinent aptes avoir traversé une série d'vnités de traitement, telles que serpentins mélangeurs, bains chauffants, dialyseurs, etc., puis parviennent finalement a un colorimètre qui analyse automatiquement l'échantillon pour faire enregistrer les résultats. Ces appareils présentent l'inconvénient que, pour chaque analyse différente, il raut changer les tubes dans lesquels les échantillons s'écoulent et effectuer. entre les diverses unités de traitement des liaisons dirrérentes 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 A prévoir un appareil de ce type, mais d'une structure telle que les inconvénients mentionnés ci-dessus peuvent autre évités. Un autre objet de la présente invention consiste a prévoir A structure modulaire, dont paratiquement tous les composants principaux, c'est a dire les unités de traitement, telles que dispositifs de prélèvement, pompes, bains chaurants, colorimètres sont interchangeables et peuvent Cotre remplacés rapidement. Suivant une caractéristique de l'invention, il est prévu un appareil modu- laire pour analyses d'échantillons liquides comportant plusieurs channes d'analyse parallèles, chaque chaîne comportant au moins un dispositifs de prélèvement et une pompe, ainsi ç la demande v.ne série d'unités de traitement comprenant éventuellement vn ensemble de dispositifs de mélange et/ou de dialyse, un bain chauffant et un colorimètre, lesdites chaînes étant disposées de manière que les unités de traitement d'un type appartenant à des channes différentes soient alignes également parallèlement. Lesdites channes 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 longitudianl 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 côte à côte dans le sens de la longueur dans le sens colorilètre 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 chassis 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 enfichage. 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 successifs. 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. Suivant une caractéristique de l'invention, 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 xelativement gros. D'autres caractéristiques de la présente invention appaîtront 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. 7 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 utilisés dans l'appareil de la Fig. 1, la Fig. 3 est une vue partielle en coupe de la partie supérieure d'une pompe utilisée dans l'appareil de la Fig. 1, la Fig. 4 est une vue partielle en coupe d'un mélangeur en zig-zag suivant l'invention, la Fig. 5 est une vue schématique d'un colorimètre utilisé dans l'appareil de la Fig. 1 A la Fig. 1, l'appareil modulaire d'analyse d'échantillons liquides comprend, à titre d'exemple cinq chatnes d'analyse 1 à 5. Pour simplifier le dessin et la compréhension de la description suivante certaines chatnes, telles que les chaînes 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 chaîne 7 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 tO de la chaîne 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 11, qui peut supporter des mélangeurs du type serpentins ou autres, ou des. dialyseurs, et qui cpmporte des trous 12 dans lesquels on peut enfiler un bain chauffant 13 enfichable et des trous 14 permettant ltévacuation des liquides traités, et un colorimètre 15, seuls les colorimètres des chaînes 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.vne 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 rainures transversales 31 à 35, å section rectangulaire et situées respectivement dans les plans transversaux de symétrie des cavités 26 des supports 21 a 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 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 flèche 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 arrêtés avant d'arriver à la race 39.La piste de prélèvement 8 comporte, de place en place, des crochets 40, fonctionnant un peu a la manière du cliquet d'vne roue a rochet, pour faire avancer les porte-godets dans le sens de la flèche 41, chaque crochet 40 venant accrocher une des rainures 31 35 et déplaçant vn porte-godets pas à pas, la longueur d'un pas étant égale à la distance entre deux axes de cavités 26 ou å un sous-multiple de cette distance. Te 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 race 43, semblable a 39, 39, 42 et 43 étant dans le même 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 å 36 et 37, dans le sens de la flèche 46, par un organe moteur, non montré. La largeur des chaînes 1 a 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 normalement sur la face supérieure du support 24, pris a 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 pinceavx de lumière transmise sont reculs 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 délivres par les photo-détectevrs sont de préférence transmis å 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 moteur a mouvement carré cornu déplaçant une tette de prélèvement 52 au moyen d'un support approprié 53. A noter que le moteur a 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 tête 52 et le support 53 peuvent cotre 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 57, 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 échan crues 58 dans chacune desquelles descend et monte un support 53. Le fonctionnement 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 têtes 52, pendant les temps de pompage et pendant le retour de la tete. On sait, par ailleurs, qu'entre deux prélèvements, la teste 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 chaîne de procéder a 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 l'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 trapézoîdale, glissées dans des rainures verticales 61 et 62 tracées dans des montants 63 et 64. Comme les pompes 10 de chaînes adjacentes sont montées côte 9 cote, les rainures 61 et 62 ont une largeur égale à 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 entratne un barillet comprenant un certain nombre de cylindres presseurs 67, Fig. 31 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 intérievres 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 autre 76 sur le pigne 69 ce qui le fa t 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 a 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 112 par chaîne, sont disposés ou bien des mélangeurs, par exemple du type 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 entre 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 titre, 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'vne série alternée de tubes à diamètre de passage relativement étroit 82 et de tubes å 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 même 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 colorimdtres 15 pu ers autre d'un type classique, a la condition que leur largeur corresponde à celle d'une chaîne. 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 A l'axe longitudianal principal du colorimètre, en formant deux faisceaux 88 et 89. les faisceaux 88 et 89 passent successivement a travers un découpeur de lttère 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 a 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 faisceau 88 ott 89, puis sont respectivement renvoyés par deux miroirs a 450 93 et 94 vers un prisme de manière a re former å la sortie du prisme qu'un seul faisceau passant a travers un filtre vers vn photomultiplicateur. Etant donné l'action du découpeur 90, le photomultiplicateur ne reçoit que l'intensité d'un taisceav. a la fois. les signaux délivrés par le photomultimplicateur passent dans un circuit logique a portes pour distinguer les deux faisceaux, le circuit 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 a double faisceau permet de faire une comparaison entre le liquide a analyser et une référence quand le liquide à analyser ne parcourt qu'une seule cuve 91 ou 92. Mais 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. Sien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-desus en relation avec des exemples particuliers de réalisation, il faut comprendre out ladite description n'a été faite qu'à titre d'exemple et ne limite pas la portée de la présente invention. REVENDICATIONS t) Mélangeur pour appareil d'analyse d'échantillons liquides, caractérisé en ce qu'il est formé d'une série alternée de tubes de verre très courts de diamètres relativement fins et relativement gros. 2) Mélangeur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la série alternée, les tubes sont orientés en zig-zag. 3) Mélangeur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les tubes de la série alternée sont tous dans un même plan.