Brevet FR2483623A1 — publié le 19811204

SYSTèME TRANSFERT DE PREARATION D'ECHANTILLONS ET DE CONTROLE QUALITE L'invention est un système transfert de préparation déchantillons pour le dosage de particules ou de constituants, dans l'analyse hématologique, sérologique, biochimique, microbio- logique, bactériochimique, écologique ou industrielle par des procédés physiques, nucléaires, électriques, chimiques, etc...., qui a pour objet de rentabiliser les investissements d'un laboratoire par l'amélioration de la productivité, de la qualité, de la reproductibilité, de l'aseptie des échantillons, de la sécurité des opérateurs et de permettre le contrôle et l'assurance qualité. Il existe actuellement des appareils permettant de réaliser une ou plusieurs opérations d'analyse d'échantillons que doivent traiter de façon journalière les laboratoires (hospitaliers, privés, administratifs, industriels), mais aucun dispositif connu ne réalise le traitement des échantillons dans des conditions d'aseptie, de reproductibilité et de sécurité maximales permettant à ces laboratoires d'analXse la mise en application d'un programme d'assurance qualité controlable, et donc crédible. C'est donc le principal objet de l'invention qui consiste en une conception industrielle du système organisant de façon totalement automatique les différentes étapes du process par un couloir de transport agitation et distribution combinés sur lequel circulent des portoirs et des échantillons contrôlés par identification positive et autour duquel sont assemblées des têtes fonctionnelles modulaires, à la demande, pour s'adapter à une machine simple ou à plusieurs analyseurs spécifiques. L'ensemble est piloté par un microprocesseur, qui, du fait de son faible coefficient deutilisation pour le pilotage, reçoit en outre des fonctions et des contrôles de sécurité et notamment de prendre en compte des informations sorties par les analyseurs, de les mémoriser, de les calculer, d'en faire un contrôle statistique et l'assurance qualité. L'appareil suivant, décrit à titre d'exemple de l'invention, est caractérisé par le fait qu'il comporte une zone de stockage des tubes obturés contenant les produits à analyser et des récipients hermétiques destinés à recevoir les préparations intermédiaires et finales, placés dans des portoirs assurant la translation des portoirs et l'agitation des mélanges en ce qu'il reçoit son énergie motrice d'au moins un vibrateur, au moins un poste de prélèvement et d'injection combinés des fluides, un ou plusieurs postes d'injection d'additifs et/ou de réactifs, au moins deux systèmes d'aspiration et de refoulement de quantités rigoureusement dosées de produits une ou plusieurs vannes d'aiguillage des produits dont le changement de position n'apporte aucune variation de volume dans les circuits sur lesquels elles sont raccordées, au moins un réservoir de fluide de dilution ou de préparation de solution dont le niveau est constamment contrôlé et affiché, un poste de contrôle de l'identité des échantillons et de lecture des instructions pour la préparation des liquides aux fins d'analyses, un microprocesseur équipé d'au moins un interface opérateur machine et pouvant recevoir un ou plusieurs autres périphériques. L'appareil, objet de l'invention, sera bien compris si l'on se reporte au dessin annexé PLANCHE I/3 et a la nomenclature ci-dessous 1) Bloc de stockage de portoirs Echantillons Dans une forme préférée de l'invention un panier contenant un nombre de portoirs aux quantités adaptées par le laboratoire vient s'enclencher grâce à un système de clips à ressorts. L'enclipsage provoque l'effacement du fond du panier. Les portoirs sont identifiés par un ou plusieurs détecteurs qui permettent d'assurer leur position et leur sens. Selon les nécessités du process, un système de portes mobiles les libère un par un. 2) Bloc de base combiné : Transport, agitation, positionnement, distribution, contrôle process Un vibrateur agite le rail de transport. Les vibrations sont engendrées par des moyens mécaniques, électriques ou électroniques. Les forces éngendrées ont une composante verticale et une composante horizontale ; outre un phénomène de translation silencieuse et de vitesse, aisément contrôlable, les forces d'origine et les forces de réaction provoquent l'agitation des molécules, des particules ou des solutions. Le contrarie de leur forme, leur amplitude, leur direction permet selon les process requis et la nature des échantillons d'assurer tout le long du cycle, soit une parfaite homogénéisation soit au contraire une parfaite séparation. Comme il est inutile d'introduire dans les milieux traités un agitateur extérieur, on les conserve dans leurs récipients et état d'origine occlus par leur opercule d'origine. Ils ont l'avantage d'être maintenus, à l'abri de pollutions extérieures, en totale aseptie. Ils ne peuvent contaminer les opérateurs. Au cours de la translation des détecteurs contrôlent les présences et les opérations tandis que des portes et des butées s'ouvrent ou se ferment pour assurer la distribution et le positionnement précis des portoirs. 3) Bloc d'agitation complémentaire I1 est optionnel, opérant comme le précédent (2) par vibrations contrôlées. I1 a l'avantage de réduire les temps d'homogénéisation ou de séparation et/ou d'en parfaire l'exécution. 4) Portoir microprogrammateur (voir description annexe et PLANCHE II/3) Dans une forme préférée de l'invention, le portoir reçoit à la fois le récipient du produit à analyser et les réci piments des différentes solutions, mélanges ou réactions qui vont etre effectués à partir du dit produit. La forme assure son orientation et facilite son positionnement. Tous les tubes affleurent sur un plan horizontal supérieur. Une face comporte les codes et positionneurs de détection, d'identification et de microprogrammation individuelle et sélective concernant l'échantillon porté et le process qu'il requière assurant son identification et son traitement positif et sélectif. Les codes sont à la fois lisibles en clair pour l'opérateur et en langage adapté pour un lecteur optique ou magnétiqueO 5) Bloc de prélèvement et injection Il est constitué d'un ou plusieurs moteurs7 deun cou- loir en forme de U pour le passage des portoirsn d'une ou plusieurs sondes passant à travers le plan horizontal supérieur du passage en U précédemment cité. Les parois externes et internes des sondes sont réali- sées dans une matière particulièrement lisse et/ou polie de telle manière que les particules ou molécules ne puissent s'y agglomérer ou rester accrochées. Dans une forme préférée de l'invention on utilise de l'acier inox poli chimiquement etXou du PO To k, E. parfaitement usiné La pointe de ces sondes est un cone de préfé rence à 170 extremement pénétrant. Dans certains cas ce peut eAtre un biseau affuté à épaulement effacé te9 ceux utilisés sur les aiguilles intraveineuses. Dans le premier cas l'orifice inférieur du capillaire de la sonde est positionné latéralement et affleure la partie supérieure du cone. Ceci a l'avantage de supprimer les riques d'agglomération de particules et de provoquer une circula tion fluidique favorisant les mélanges. Le diamètre intérieur est calculé de telle sorte qu'il n'y ait pas de phénomène de cavitation ou dégazage de microbulles à l'éjection. Le mouvement des sondes est assuré par un moteur ou un vérin. En pénétrant à travers es opercules élastomères, les sondes grâce aux formes décrites plus haut n'agissent pas en emporte pièce, mais écartent les parois élastiques pour passer, les parois se referment sur les sondes. Ce faisant, elles les lissent et assurent un nettoyage total dans l'épaisseur de l'opercule aussi bien à la pénétration qu'au retrait. Ce lissage a également l'avantage d'uniformiser le phénomène de capillarité le rendant parfaite tement reproductible d'un échantillon à l'autre et assurant donc la parfaite reproductibilité des préparations. Le nettoyage interne des sondes est assuré par le rinçage provoqué par l'un des fluides de la préparation, ou si nécessaire un fluide spécialisé. Les parois horizontales du U, l'une au travers de laquelle passent les sondes ont l'avantage de bloquer les récipients que comporte le portoir aussi bien lors de la pénétration que du retrait des dites sondes. On peut aussi utiliser un pied de biche ou doigt à ressort analogue à celui des machines à coudre. Des détecteurs contrôlent et assurent toutes les opérations de ce bloc. 6) Bloc des Pompes Pour les dosages de très haute précision et reproductibilité qui sont requis par le process, on utilise des seringues calibrées dans lesquelles se meuvent des pistons totalement étanches. Ces pistons sont animés à bonne vitesse par des moteurs à commande numérique à très haute définition et qui assurent un déplacement micrométrique précis et reproductible. A titre d'indication la précision et la reproductibilité des dosages effectués par ce système ést supérieure ou égale à 1,8.10- et a l'avantage de n'introduire aucune cause d'erreur dans les dosages, condition première de leur qualité et fiabilité et qui autorise donc une assurance qualité des analyses. 7) Bloc réservoirs Ils contiennent les produits spécifiques à dilùer ou doser en totale aseptie dans des récipients étanches, maintenus à température idoine et assortis de sécurités et afficheurs prévenant d'une défaillance. 8) Bloc de distribution des fluides L'usage d'une vanne de sectionnement de forme particulière, autonettoyante, imblocable, à circulation fluidique contrôlée, n'introduisant aucun changement de volume lors de son action et l'usage de tubulures à parois internes parfaitement lisses autonettoyantes ont l'avantage de préserver la pureté des mélanges et la parfaite précision et reproductibilité des dosages. Une forme préférée de cette vanne est décrite dans l'annexe III/3. 9) Bloc de dosage et d'injection de réactif ou d'additif La sonde est identique et jouit des mêmes avantages que la sonde de prélèvement / injection. Elle peut être mue par le meme dispositif et dans ce cas une géométrie et des contrôles particuliers ne lui permettent d'agir que vers les tubes auxquels elle est destinée. 10) Bloc réservoirs des réactifs ou additifs injectés par le bloc 9), ayant des caractéristiques identiques à celles décrites dans le 7) Blocs Réservoirs. 11) Bloc microprogrammeur identificateur Ce bloc lit par des moyens optiques ou magnétiques les diverses instructions mentionnées sur les portoirs et qui concernent le positionnement, l'identité et le traitement choisi. I1 les mémorise, les transmet au microprocesseur, d'un bloc similaire amont ou aval, de l'interface opérateur. I1 peut être à l'origine d'alarme en cas d'erreur et assure la sélectivité et l'individualité des opérations comme l'identification des échantillons. 12) Bloc microélectronique Alimentation, puissance, microprocesseur, connectique, programmé et assemblé de façon modulaire, ayant l'avantage d'organiser ou de permettre tous les programmes et traitements, actions et controles, calculs et statistiques et notamment l'assurance qualité de l'instrument et des instruments opérant en aval par simple interfaçage universel, ce qui représente un avantage conside- rable par rapport à ce qui est offert 3usqu'à ce jour. 13) Bloc clavier afficheur alphanumérique ou clavier-écran impri mante, permettant à l'opérateur le dialogue et la maltrise du système. 14) Périphériques optionnels (imprimante, clavier-écran, mémoire de stockage, informatique centrale et surtout coupleur modem vers une banque centrale de données). C'est un avantage du système d'être l'élément de base d'un réseau d'intercommuni- cation d'étendue régionalep nationale ou internationale per mettant le controle et l'assurance qualité de l'ensemble des laboratoires à partir d'une banque centrale de données. Sur la PLANCHE II/3, apparaissent notamment (1) Le portoir proprement dit dont la forme l'oriente obligatci- rement de façon correcte. (2) Un tube destiné à contenir l'échantillon à analyser, fermé par le bouchon élastoplastique d'origine qui assure son maintien en état aseptique. (3) Un ou plusieurs tubes vides, également fermés par des opercules élastoplastiques, destinés à recevoir les préparations intermédiaires et/ou finales les conservant en état d'aseptie. (4) Emplacement prévu pour un repère d'identification numérique, alphabétique ou alphanumérique du portoir, lisible directement par l'opérateur. (5) Emplacement prévu pour un repère d'identification lisible par des moyens optoélectroniques ou magnétiques. (6) Emplacement prévu pour le codage informatique des instructions concernant les préparations à effectuer. Sous une forme préférée de l'invention, les codages (5) et (6) sont effectués par étiquette autocollante portant des inscriptions en langage binaire pour lecture optique et/ou une piste magnétique pour lecture par tête magnétique. U~NNE de sectionnement ou d'aiguillage Une forme préférée de l'invention est figurée sur le dessin annexé PLANCHE III/3. Une seule pièce constitue le corps de la vanne et le circuit de raccordement aux systèmes de pompage et de refoulement, au système de prélèvement et d'injection ainsi qu'au réservoir contenant les produits de dilution ou les solutions. Ce dispositif sera bien compris si l'on se reporte au dessin annexé PLANCHE III/3 : (1) Représente le corps de la vanne et un exemple des circuits qui y sont intégrés. (2) Représente le cylindre dans lequel tourne la pièce mobile de l'organe de sectionnement et/ou d'aiguillage (selon la configuration du circuit qui lui est associée). (3) Représente la pièce mobile de l'organe de sectionnement et/ou d'aiguillage, dont on notera les lèvres à bords minces favorisant la bonne étanchéité tandis que la forme de la cavitée non occupée favorise l'écoulement des fluides et l'autonettoyage. (4) Représente l'extrémité libre permettant I'entraînement mécanique de l'organe de sectionnement et/ou d'aiguillage. (5) Représente les raccordements rapides des systèmes de pompage de refoulement et les raccordements avec le bloc de prélèvement injection (6) ou d'apport solution réactive ou diluante (7). (8) Représente les joints toriques d'étanchéité. (9) Représente la pièce de fermeture de la cavité où se meut l'organe de sectionnement et/ou d'aiguillage. On comprendra mieux la description de l'instrument en suivant le cycle de l'appareil pour préparation d'échantillons en hématologie cité en exemple d'application. a- Un portoir comprend un échantillon de prélèvement de sang et deux tubes de dilution (PLANCHE II/3). b- Automatiquement le portoir descend du bloc (1) de stockage sur ie bloc distributeur (2). I1 est mû par une vibration qui homogénéise le sang. c- I1 passe devant le microprogrammateur (11) qui contrôle son identité, la mémoire, lit le cycle de travail demandé et le mémorise. d- I1 se présente dans une première position sous le bloc (5) de prélèvement / injection. L'agitateur optionnel (3) complète l'homo- généisation. La sonde du bloc (5) descend et perce la capsule étanche du tube de sang. e- La vanne (8) bascule. Le bloc pompe (6) prélève les quantités (précision l/10e000) de sang dans le portoir, de diluant (bloc 7). La sonde (bloc 5) se relève en fin d'opération en s'autonettoyant, le tube bloqué. Le portoir avance d'une graduation. La sonde (bloc 5) perce le tube de dilution n 2. g- La vanne (8) bascule, le bloc (6) injecte la solution. h- Idem e-, saur que les volumes peuvent différer. i- Le portoir avance d'une graduation, la vanne (8) bascule9 la sonde (5) pénètre dans le tube ne 3. Tandis que la sonde du bloc (9) du fait du positionnement choisiS pénètre par gau une géométrie adaptée dans le tube n 2 injectant automatiquement un réactif conserve dans le bloc 10. Le bloc (6) injecte la seconde solution0 j- Le portoir se présente devant l'opérateur, les tubes sont toujours bouchés, les solutions maintenues homogènes homogènes par la vibra- tion, il n'y a pas de risque de contamination de l'opérateur. k- L'afficheur indique l'identification de l'échantillon et assure qu'il est bien celui programmé pour la machine aval0 1- Le microprocesseur capte et mémorise les informations de la ou des machines aval et assure leur contrôle qualité ainsi que le contrôle qualité de l'instrument décrit. m- Par connection modem optionnelle il transmet en temps réel ou différé les informations à une banque de données centrale et en reçoit les indications ou instructions. REVENDICATIONS 1) Système de préparation d'échantillons d'analyse Caractérise par son organisation modulaire autour d'un rail de transport agitation et distribution par vibrations assurant à la fois le transport et lthomogénéisation ou la séparation, autorisant l'usage de récipients hermétiques aussi bien pour les milieux à préparer que pour les milieux de préparation, conservant les réactifs, les diluants et les préparations en état aseptique, évitant des contaminations aux opérateurs, associé à4des blocs de dosage reproductibles et précis au-delà de 1,6 x 10 , utilisant des sondes pénétrantes autonettoyantes, un circuit fluidique sans variation de volume, un microprocesseur dont les fonctions peuvent s'adapter modulairement à tout bloc et process d'analyse fonctionnant comme base d'un système de contrôle et assurance qualité régional, national ou international. Doté d'un contrôle individuel et sélectif des échantillons assurant contre les risques d'erreur. 2) Système de transport et agitation combinés selon revendication 1 > Caractérisé parce que les vibrations obtenues par des moyens mécaniques électriques ou électroniques engendrent des forces aux composantes horizontales et verticales et des forces de réactions orientées dans des plans voulus et permettent soit l'homogénéisation, soit la séparation de milieux à traiter, tout en assurant leur transport vers les destinations désirées avec l'avantage que ces opérations peuvent et sont effectuées en maintenant les milieux dans leurs récipients ou véhicules d'origine, hermétiquement occlus en état d'aseptie. 3) Système de transport microprogrammation et identification sélectif et individuel selon revendication 1) Caractérisé en ce que le portoir comporte des logements pour l'échantillon et chaque solution, concentration ou réaction qui sera effectuée à partir de cet échantillon, comporte l'identification de cet échantillon par des moyens numériques, électroniques ou magnétiques et comporte le traitement individuel requis pour cet échantillon avec l'avantage en supprimant toute rupture de charge, d'éviter tous risques d'erreur de manipulation ou d'identification. 4) Appareil selon la revendication 1) Caractérisé en ce que les dispositifs de prélèvement ou d'injection ne peuvent en aucun cas provoquer d'extraction ou d'ouverture intempestive des récipients contenant les échantillons grâce à la forme en U de la goulette à travers lesquels passent les portoirs et dont les plans horizontaux affleurent les plans hauts et bas du portoir et du récipient qu'il transporte. 5) Appareil selon la revendication 1) Caractérisé en ce que les sondes de prélèvement et injection comportent des parois autonettoyantes externes qui se nettoient au passage à travers les opercules des récipients et des parois internes autonettoyantes qui se nettoient. 6) Vanne selon revendication 1) Caractérisée par son organe d'aiguillage et sectionnement aux lèvres minces, à la forme éliptique, à la révolution circulaire avec les avantages d'une étanchéité parfaite, d'une circulation fluidique contrôlée et autonettoyante, de l'absence de variation de volume en action d'aiguillage et au sectionnement. 7) Système selon la revendication 1) Caractérisé par ses interfaces universels lui permettant d'acquérir les informations des appareils en aval pour effectuer des opérations complémentaires et lgassurance qualité et lui permettant de communiquer avec une base de données qui lui est liée au niveau régional, national ou international.