Brevet FR2462938A1 — publié le 19810220

La présente invention concerne une centrifu- geuse, en particulier pour exécuter des expériences dans le domaine de la biophysique sous l'influence d'une accélération variable. En rapport avec les voyages spatiaux, il est d'un grand intérêt d'étudier l'influence sur des organismes vivants de la perte de pesanteur ainsi que d'accélérations supérieures à laccélération de la pesanteur terrestre. Il est habituel pour cela d'utiliser des centrifugeuses pour effectuer des recherches concernant l'influence d'une accélération impor- tante, car, dans ce cas, il suffit de la vitesse de rotation et du diamètre des centrifugeuses pour définir les forces d'accélé- ration qui apparaissent. Pour ce motif, on connaît déjà de nombreuses réalisations de centrifugeuses utilisées dans ces buts. Un intérêt particulier a été apporté récemment à des recherches à accélération variable, dans lesquelles on attache de l'importance à pouvoir éventuellement monter sur les centrifugeuses en rotation de nouveaux objets d'étude.. Ceci est bien entendu lié à des difficultés importantes, si les objets étudiés, éventuellement avec des porte-objets particu- liers, doivent passer brutalement de l'éat de repos sur une centrifugeuse en rotation. Il est de plus souhaitable de con- server en permanence sous contr8le, et en particulier sous contrôle optique, les effets de ces accélérations brutales, mais également l'effet permanent de l'influence des accéléra- tions importantes. L'invention a pour but de réaliser une centri- fugeuse qui permette, d'une part, sans difficultés, l'apport d'objets à étudier, éventuellement dans des porte-objets particuliers, sur une centrifugeusefen rotation et qui autorise, d'autre part, un contr8le optique permanent des objets. Dans ce but, l'invention est caractérisée en ce que, coaxialement au rotor de la centrifugeuse, est disposé, avec possiblité de coulissement axial, au moins un deuxième rotor, dont la vitesse de rotation peut se régler indépendam- ment de la vitesse de rotation du rotor de la centrifugeuse. Une telle centrifugeuse selon l'invention permet d'accélérer lentement, à partir de l'état de repos, des 4o objets à étudier, jusqu'à ce qu'ils aient atteint eux-mêmes la même vitesse de rotation que la centrifugeuse, ce qui permet 2.- alors un transfert simple du rotor auxiliaire sur la centrifu- geuse proprement dite à l'aide de mesures connues en soi. Ces mesures peuvent être de type purement mécanique, en ce sens qua par exemple des griffes transfèrent l'objet ou le porte- objets du rotor auxiliaire sur la centrifugeuse ou sur des supports convenables disposés sur la centrifugeuse. Mais il est également possible d'utiliser dans ce but des moyens électromagnétiques. On peut ainsi en particulier effectuer facilement des comparaisons entre des objets de type identique dont les uns sont exposés depuis déjà un certain temps aux accélérations de la centrifugeuse en rotation, tandis que d'autres objets ne sont exposés que récemment à ces influences. Les mesures prévues pour le contr8le de l'ob- servation permettent une observation permanente, étant entendu que dans la forme d'exécution la plus simple, il n'apparait que de courtes phases de l'interruption, tandis que la méthode plus élaborée permet même une observation ininterrompue.. Ceci est alors particulièrement avantageux si l'on doit utiliser pour l'enregistrement des caméras de prise de vue ou de télévi- sion. La deuxième méthode d'observation permet de plus également une observation permanente sous un angle de vue toujours iden- tique. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels: - la figure 1 représente une centrifugeuse avec un rotor auxiliaire pouvant coulisser axialement et disposé concentriquement à la centrifugeuse, le transfert des objets à étudier ou des porte-objets, s'effectuant selon la direction radiale, - la figure 2 représente une centrifugeuse avec rotors auxiliaires o le transfert d'objets, aussi bien pour venir sur la centrifugeuse que pour la quitter, s'effectue selon la direction parallèle à l'axe, - la figure 3 représente un dispositif d'obser- vation avec caméra fixe, - la figure 4 représente un autre dispositif d'observation avec un dispositif d'enregistrement fixe en-posi- tion, convenant particulièrement pour des dispositifs d'enregis- trement cinématographiques, 3.- - la figure 5 représente un dispositif complé- mentaire qui autorise une observation permanente des objets à étudier sous différents angles de vue. La figure 1 représente une centrifugeuse 1 comportant plusieurs supports 4 pour porte-objets 3 dans lesquels sont placés les objets à étudier. Coaxialement à la centrifugeuse 1, un rotor auxiliaire 2 peut coulisser axialement sur l'arbre 6a del.la centrifugeuse 1 sur lequel il tourillonne.. Ce rotor auxiliaire possède son propre mécanisme d'entraînement, non représenté, ce qui fait que ce rotor auxiliaire 2 peut être arrêté ou accéléré indépendamment de l'état de mouvement de la centrifugeuse 1. Pour recevoir de nouveaux porte-objets 3, on arrête ce rotor auxiliaire 2 et en même temps, on l'éloigne de la zone de la centrifugeuse 1 en le faisant coulisser axiale- ment sur l'arbre 6a après av.oir disposé de nouveaux porte- objets 3 que l'on prélève par exemple dans des magasins 5, sur des supports appropriés non représentés plus en détail, du rotor auxiliaire 2. On accélère ensuite ce rotor au moyen de son propre mécanisme d'entraînement jusqu'à ce qu'il atteigne la même vitesse de rotation que la centrifugeuse 1. Des dispositifs de régulation connus en soi, non représentés ici plus en détail, permettent d'obtenir la mêke position relative de phase, ce qi fait que les porte- objets 3 qui se trouvent sur les rotors auxiliaires 2 parvien- nent au voisinage des supports 4. A ce moment, se fait le transfert des porte-objets 3, du rotor auxiliaire 2 sur la centrifugeuse 1. Dans le cas représenté sur la figure 1, les supports qui se trouvent sur la centrifugeuse 1, ont une forme qui prévoit pour les porte-objets plusieurs emplacements sur les supports. L'emplacement inférieur peut par exemple y être l'empla- cement de transfert, l'emplacement intermédiaire, dans lequel les porteobjets parviennent par coulissement parallèle à l'axe effectué à l. intérieur des supports, servant d'emplacement d'observation, tandis que l'emplacement superieur-peut être conçu pour servir d'emplacement d'évacuation des porte-objets, depuis la centrifugeuse 1 sur le rotor auxiliaire 2. Les possi- bilités de transport nécessaires dans ce but sur les support 4 sont connues en soi et ne sont donc pas représentées plus en détail. 4.- La figure 2 représente une autre forme d'exé- cution pour une centrifugeuse selon l'invention. Ici, pour motifs de simplicité, la centrifugeuse proprement dite n'est représentée que sous forme d'un plateau 11 sur lequel est disposé un porte-objets 13. Les rotors auxiliaires-12a et 12b, qui, à nouveau, peuvent coulisser axialement sur l'arbre 16a de la centrifugeuse, et ont leur propre mécanisme d'entraînement, servent à amener de nouveaux porte-objets sur la centrifugeuse 11 ou à enlever des porte-objets déjà étudiés.- La figure 3 représente un dispositif d'obser- vation et d'enregistrement pour une centrifugeuse selon l'inven- tion. La centrifugeuse 21 tourne avec son arbre 26a autour de l'axe 26 sur lequel est disposée la surface réfléchissante d'un réflecteur 27.. Par l'intermédiaire d'un mécanisme 29, ce réflec- teur est en liaison avec l'arbre 26a de façon telle que le récep- teur tourne en fait également autour de l'axe 26a, mais seulement avec la demi-vitesse de rotation de la centrifugeuse 21, De cette façon, l'objet 23 se trouve en permanence sous ltobserva- tion du dispositif d'enregistrement 28 par l'intermédiaire du réflecteur 27. Le rayon lumineux est repéré par ZJa entre le réflecteur 27 et l'objet 23. Ce dispositif d'observation amène toutefois au fait que, lors d'une rotation de la centrifugeuse 21, l'observation est interrompue deux fois et, de façon plus précise, une fois lorsque le porte objet 23 se trouve entre le réflecteur 27 et le dispositif d'observation 20, et l'autre fois lorsque le réflecteur 27 se trouve entre le porte-objets 23 et le dispositif d'observation 28. Le dispositif d'observation représenté sur la figure 4, un peu plus coûteux, ne comporte pas de tels passages o l'observation n'est pas possible. Dans ce cas, le porte- objets 33 avec l'objet à observer, est disposé sur la centri- fugeuse 31, qui tourne avec son arbre 36a autour de l'axe 36. Cet objet peut être observé par le dispositif d'enregistrement 38 qui peut être par exemple une caméra de télévision, par l'intermédiaire du miroir 37, dont la surface réfléchissante est inclinée sous un angle de 450 par rapport au plan de la centrifugeuse et qui se trouve sur l'axe 36, par l'intèrmé- diaire également de l'élément pour image tournante 41 - par exemple un prisme DOVE dont l'axe longitudinal coïncide avec l'axe 36 de la centrifugeuse - ut du miroir 40, dont la surface 5.- réfléchissante est également inclinée sous un angle de 450 (par rapport au plan de la centrifugeuse). Le miroir 37 est disposé dans l'arbre creux 36a de façon à tourner en permanence avec cet arbre et donc avec la même vitesse de rotation que la centrifugeuse 31. L'élément 41 pour image tournante, disposé dans l'arbre creux L6a, se trouve en liaison, par l'intermédiaire d'un mécanisme 39, avec cet arbre, de façon telle qu'il tourne autour de l'axe 36 avec la demi-vitesse de rotation de cet axe. Enfin, le miroir 40 est disposé de façon fixe en position de même que le dispositif d'enregistrement 38. L'élément pour image tournante 41 permet d'avoir, de l'objet 33 qui tourne avec la centrifugeuse 31, une image fixe dans l'espace dans le dispositif d'enregistrement 38. Ceci permet donc l'observation permanente d'un objet qui apparaît immobile. La figure 5 représente en vue de dessus schématique un dispositif qui permet une observation de l'objet 53 sous différents angles de vue. A l'aide des miroirs auxiliaires 62a et 62b, fixés sur le c8té de l'objet 53 sur la centrifugeuse 51, et des autres miroirs auxiliaires 63a et 63, prévus sur le côté du miroir principal 56, une observation latérale de l'objet 53 est possible. De cette façon, on peut observer en particulier les effets de l'accélération dans le sens de l'action de cette accélération. En plus, des miroirs 62a et 62b, il est bien entendu possible de prévoir également des miroirs semblables au- dessus ou en dessous de l'objet 53. La centrifugeuse selon l'invention permet, grâce à ses dispositifs de transfert en marche et à ses dispo- sitifs d'observation, d'exécuter des expériences qui permettent d'étudier l'influence de l'accélération sur des organismes vivants depuis l'accélération 0, si une telle centrifugeuse est mise en oeuvre dans un laboratoire de voyages spaciaux, jusqu'à des valeurs de l'accélération qui représentent plusieurs fois l'accélération de la pesanteur terrestre. 6.- REVENDICATIONS 1.- Centrifugeuse, en particulier pour exécuter des expériences du domaine de la biophysique sous l'influence d'une accélération variable, comportant un rotor pour recevoir des porte-objets (4) ou- des objets et des dispositifs de régu- lation pour piloter la vitesse de rotation de la centrifugeuse, caractérisée en ce que, coaxialement au rotor de la centrifu- geuse (1, 11, 21, 31, 51) est disposé, avec possibilité de coulissement axial sur l'arbre (6), au moins un deuxième rotor (2, 12a, 12b) dont la vitesse de rotation peut se régler indé- pendamment de la vitesse de rotation du rotor de la centrifu- geuse. 2.- Centrifugeuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le deuxième rotor (2, 12a, 12b) comporte, pour recevoir les porte-objets (3, 13), des dispositifs tels que, après synchronisation des vitesses de rotation des deux rotors (1, 11, 2, 12a, 12b) et coïncidence des phases, à l'aide de dispositifs de régulation connus en soi, il est possible de trandférer les porte-objets (3, 13) du deuxième rotor (2, 12a, 12b) sur le rotor de la centrifugeuse (1, 11). 3.- Centrifugeuse selon la revendication 2, caractérisée en ce que le transfert des porte-objets du deuxième rotor (2) sur le rotor de la centrifugeuse (1) s'effectue en direction radiale. 4.- Centrifugeuse selon la revendication 2, caractérisée en ce que le transfert des porte-objets du deuxième rotor (12a ou 12b) sur le rotor de la centrifugeuse (11) s'effectue 4elon une direction parallèle à l'axe. - 5.- Centrifugeuse selon l'une quelconque des revendications 1. 4, caractérisée en ce que l'entraînement du rotor de la centrifugeuse (1, 11, 21, 31, 51) et celui du deu- xième rotor (2, 12a, 12b) se font à l'aide de moteurs synchkrones à courant triphasé de même nombre de poles. 6.- Centrifugeuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'entralnement du rotor de la centrifugeuse (1, 11, 21, 31, 51) et celui du deuxième rotor (2, 12, 12b) se font au moyen de moteurs shunt à courant continu à vitesse de rotation régulée, la synchroni- sation pouvant s'opérer par entrée de la position de phase sur le régulateur de vitesse de rotation du deuxième rotor. 7.- 7.- Centrifugeuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que, dans l'axe du rotor (26), est disposé un miroir (27) qui tourne à la demi- vitesse de rotation du rotor de la centrifugeuse (21), et en ce qu'il est prévu, à l'extérieur de la centrifugeuse et en posi- tion fixe, un dispositif d'enregistrement (28) optiques par exemple une caméra, pour l'observation et l'enregistrement des processus qui se produisent sur l'objet à observer. 8.- Centrifugeuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que, premièrement, est disposé dans l'axe de rotor (36) un miroir (37) dont la normale à la surface forme respectivement un angle de 450 avec l'axe de rotor (36) et avec le rayon lumineux (33) qui relie l'axe de rotor (36) à l'objet (33) et qui tourne lui-même avec le rotor de la centrifugeuse (31) et à la même vitesse de rotation; deuxièmement, dans-l'arbre de rotor (36a), au- dessus du miroir (37), est disposé un élément optique (41) à image tournante par exemple un prisme DOVE, qui tourne à la demi-vitesse de rotation du rotor de la centrifugeuse; troisièmement, au-dessus de l'élé- ment 41 à image tournante est disposé, fixe en position sur l'axe du rotor (36), un deuxième miroir (40) dont la normale à la surface forme respectivement un angle de 450 avec l'axe de rotor (36) et avec la droite (42) qui joint le deuxième miroir (40) à un dispositif optique (38) d'enregistrement, et quatriè- mement, fixe en position à l'extérieur de la centrifugeuse, il est prévu le dispositif optique d'enregistrement (38).. 9.- Centrifugeuse selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisée en ce que, sur le côté et au-dessus ou en-dessous du porte-objet (53), sont disposées des surfaces formant miroir (6àa, 62b), sous un angle de 450 par rapport au rayon (53a) qui joint l'axe du rotor (56) à l'objet; et d'autres surfaces formant miroir (63b) correspon- dant à ces surfaces formant miroir sont prévues à côté du miroir (57) prévu sur l'axe du rotor.