Brevet FR2503866A1 — publié le 19821015

Dispositif pour délivrer une dose déterminée d'un échantillon de liquide dans une cellule et procédé associé L'invention concerne un dispositif pour délivrer une dose dé- terminée d'un échantillon de liquide dans une cellule réceptrice portée par un rotor, en vue de son analyse, ledit rotor comprenant un boîtier à axe vertical dans lequel sont ménagées une cuvette annu- laire munie de cloisons radiales délimitant des compartiments, ser- vant de réceptacle pour ledit échantillon de liquide et plusieurs cellules réceptrices réparties régulièrement autour de la cuvette annulaire, des moyens d'acheminement du liquide étant prévus entre le compartiment réceptacle et chaque cellule réceptrice. Dans les dispositifs actuellement connus, pour remplir les cellules réceptrices avec une quantité déterminée d'un échantillon de liquide, on introduit celui-ci à l'aide d'une pipette dans chacun des compartiments. Par mise en rotation du rotor on chasse ensuite le liquide contenu dans les différents compartiments vers les cellules réceptrices associées; toutefois l'autonomie de fonctionnement du dispositif se trouve limitée du fait de l'obligation de disposer de pipettes et de placer le rotor devant celles-ci pour le remplissage des compartiments. La présente invention permet notamment de remédier à ces in- convénients. Elle a pour objet un dispositif pour délivrer une dose déter- minée d'un échantillon de liquide dans une cellule réceptrice portée par un rotor, en vue de son analyse, 'Ledit rotor comprenant un boîtier à axe vertical dans lequel sont ménagées une cuvette annu- laire munie de cloisons radiales délimitant des compartiments ser- vant de réceptable pour ledit échantillon de liquide et plusieurs cellules réceptrices réparties régulièrement autour de la cuvette annulaire, des moyens d'acheminement du liquide étant prévus entre chaque compartiment de la cuvette et chaque cellule réceptrice, ledit dispositif étant caractérisé par le fait que ces moyens d'a- cheminement comprennent une chambre de mesure communiquant avec le compartiment réceptacle par un orifice, dit orifice d'entrée, ladite chambre de mesure présentant un second orifice, de préférence capil- 2503 866 - 2 - laire, dit orifice de sortie, les deux orifices délimitant pour la chambre de mesure un volume déterminé, des moyens étant prévus à la sortie de ladite chambre de mesure pour diriger le liquide issu de celle- ci, soit vers une chambre de trop plein lorsque le rotor tourne dans un premier sens, soit vers la cellule réceptrice lorsque le rotor tourne en sens inverse. Selon un mode d'exécution conforme à l'invention, lesdits moyens prévus à la sortie de la chambre de mesure comportent un canal d'écoulement allant de la chambre de mesure à la cellule réceptrice et sensiblement radial, ledit canal présentant immédiatement après l'orifice de sortie une dérivation menant à la chambre de trop plein, la dérivation étant située par rapport audit canal du même côté que la chambre de mesure. Avantageusement, au moins au niveau de ladite dérivation, la paroi du canal d'écoulement est incurvée de manière à éviter l'entrée de liquide issu de la chambre de mesure dans la chambre de trop plein lorsque le rotor tourne dans ledit sens inverse. Un dispositif conforme à l'invention peut également comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - l'orifice d'entrée, mettant en communication un compartiment de la cuvette annulaire et la chambre de mesure, est situé au voisinage d'une cloison radiale, telle que la rotation du rotor dans ledit premier sens entraîne la propagation du liquide contenu dans le compartiment vers cette cloison. - l'orifice de sortie, mettant en communication la chambre de mesure et le canal d'écoulement, est situé au voisinage d'une cloison radiale telle que la rotation du rotor dans ledit sens inverse entraîne la propagation du liquide contenu dans la chambre vers cette cloison. - la configuration de la chambre de trop plein est telle que le liquide pénétrant dans cette chambre, lorsque le rotor tourne dans ledit premier sens, y soit conservé lorsque le rotor tourne dans le sens inverse. - le compartiment recevant le liquide présente un profil incurvé, l'orifice d'entrée dans la chambre de mesure étant situé au voisi- 3 8 6 - 3 - nage de la partie supérieure dudit profil incurvé. - la chambre de mesure présente un profil incurvé, l'orifice de sortie étant situé au voisinage de la partie supérieure dudit profil incurvé. la chambre de trop plein présente une partie incurvée, la dériva- tion issue du canal d'écoulement débouchant au voisinage de la par- tie supérieure de ladite partie incurvée. - un compartiment de la cuvette annulaire peut être utilisé pour alimenter en liquide plusieurs chambres de mesure. - la cellule réceptrice peut être utilisée comme cellule d'analyse - et comporte une cloison supérieure présentant un orifice pour l'é- chappement de l'air. - la cellule réceptrice peut être utilisée comme cellule de déverse- ment et dans ce cas communique avec une cellule d'analyse comportant un orifice périphérique d'éjection de liquide permettant également l'échappement de l'air. - la chambre de trop plein comporte un orifice d'évacuation de liquide. L'invention a également pour objet un procédé pour délivrer une dose déterminée d'un échantillon de liquide et mettant en oeuvre le dispositif décrit ci-dessus. Ce procédé est caractérisé par le fait que dans un premier temps, on introduit l'échantillon liquide en léger excès par rapport à la contenance de la chambre de mesure dans un compartiment de la cuvette annulaire, puis, dans un deuxième temps, on met le rotor en rotation dans ledit premier sens, ce qui entraîne le déplacement de tout le liquide contenu dans ledit compartiment vers la chambre de mesure au travers de l'orifice d'entrée, le remplissage de la cham- bre de mesures l'excédent de liquide étant chassé de ladite chambre de mesure par l'orifice de sortie vers la chambre de trop plein, enfin, dans un troisième temps, on met le rotor en rotation dans ledit sens inverse, ce qui entraîne le déplacement de tout le liquide contenu dans la chambre de mesure vers la cellule réceptrice. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor- tiront de la description qui va suivre et du dessin annexé dans lequel: 2503 866 - 4_ - la figure 1 représente schématiquement une vue de dessus avec arrachement partiel d'un dispositif conforme à l'invention; - les figures 2, 3 et 4 sont des vues semblables à la figure 1 mettant en évidence des phases successives du procédé conforme à l'invention - la figure 5 est une section selon les lignes V-V de la figure 1 - la figure 6 est une section selon les lignes VI-VI de la figure 1 - la figure 7 est une section selon les lignes VII-VII de la figure 1 - la figure 8 est une section selon les lignes VIII-VIII de la figure 1 - la figure 9 est une section selon les lignes IX-IX de la figure 1 - la figure 10 représente une variante du mode de réalisation de la figure 1. Sur ces figures, la référence 1 désigne le rotor d'analyse il comprend un bottier 2 à axe vertical, muni d'un couvercle 22 dans ce bottier sont ménagés des compartiments 3 formés par le cloi- sonnement d'une cuvette annulaire au moyen de cloisons radiales telles que 4. Il est prévu également un orifice central 23. Le couvercle 22 présente des ouvertures 24 permettant de remplir les compartiments 3. Le bottier 2 comporte à sa périphérie des cellules réceptrices telles que 5, régulièrement réparties autour de la cuvette annu- laire. L'ensemble du système est en matière plastique transparente et peut être mis en rotation par des moyens appropriés. Dans le mode de réalisation décrit et représenté à titre d'exemple, les cellules réceptrices 5 sont associées à des cellules d'analyse 25 avec lesquelles elles communiquent. Les cellules 25 sont reliées à l'orifice central 23 au moyen de canaux 26. Une telle disposition de cellules associées a déjà été décrite dans la demande de brevet français n0 80 26528 déposée le 15.12.80 par le Demandeur. Dans les cellules d'analyse 25 sont disposés des supports d'accro- chage appropriés, tels que des billes 27 par exemple. Conformément à l'invention le compartiment 3 communique par un orifice 6, dit orifice d'entrée, avec une chambre de mesure 7. 2513 86S - 5 - La chambre de mesure 7 possède également un second orifice 8 dit orifice de sortie. Avantageusement ce second orifice 8 est capillaire. L'orifice 8 débouche dans un canal d'écoulement 9 menant vers la cellule réceptrice 5. Ce canal est sensiblement radial et présente immédiatement après l'orifice de sortie 8 une dérivation 10 menant vers une chambre de trop plein 11. La chambre de mesure 7 et la dérivation 10 sont situées d'un même c8té par rapport au canal d'écoulement 9. Le fonctionnement du dispositif est le suivant - Une certaine quantité d'échantillon liquide 28, excédentaire par rapport au volume contenu dans la chambre de mesure 7, étant introduite dans un compartiment 3 par l'ouverture 24, on met en ro- tation le rotor 1 dans le sens de la flèche A figurant sur la figure 2; sous lteffet de la force centrifuge, le liquide contenu dans le compartiment 3 est propulsé dans la chambre de mesure 7 au travers de l'orifice d'entrée 6. La rotation se poursuivant dans le sens de la flèche A, après remplissage total de la chambre de mesure 7, l'excédant de liquide, issu de ladite chambre 7 par l'ori- fice de sortie 8, du fait de la rotation est dirigé dans la chambre de trop plein 11 en empruntant la dérivation 10, prévue à proximité immédiate de l'orifice de sortie 8, ainsi que cela est représenté sur la figure 3. A ce point du processus, on fait tourner le rotor dans le sens inverse désigné par la flèche B sur la figure 4. Tout le liquide contenu dans la chambre de mesure 7 est expulsé de cette chambre par l'orifice 8 et, empruntant le canal d'écoulement 9, dirigé vers la cellule réceptrice 5; cependant que l'excédent de liquide présent dans la chambre de trop plein 11 est conservé dans celle-ci ainsi que cela est représenté sur la figure 4. En ce qui concerne ce dernier point, une variante de l'invention peut consister à prévoir dans la chambre de trop plein 11 un orifice d'évacuation pour l'excédent de liquide, celui-ci étant alors dirigé vers un réceptacle approprié. On voit donc que la mise en oeuvre du dispositif et du procédé 2503 866 - 6 - associé conformes à l'invention a permis de déverser dans la cellule réceptrice 5 une dose déterminée d'un échantillon liquide, à savoir le volume délimité par la contenance de la chambre de mesure 7. A titre illustratif le volume de la chambre de mesure peut être de 100 microlitres, celui de la chambre de trop plein pouvant être d'environ 50 microlitres. Dans ce cas, on introduit initialement dans le compartiment 3 un volume d'échantillon liquide d'environ 130 microlitres. Comme on peut le constater en se reportant à la figure 5, qui représente une section le long d'une cloison radiale, le profil du compartiment 3 recevant l'échantillon liquide est incurvé et l'ori- fice d'entrée 6 vers la chambre de mesure 7 est situé au voisinage de la partie supérieure dudit profil incurvé. De plus comme on peut le constater en se reportant à la figure 2, l'orifice d'entrée 6 est situé à proximité d'une cloison 4 qui délimite le compartiment 3, cloison vers laquelle se propage le liquide contenu dans ledit compartiment 3 lorsque le rotor est mis en mouvement dans le sens de la flèche A, du fait de la force centrifuge. La chambre de mesure 7 présente également un profil incurvé, l'orifice de sortie 8 étant situé au voisinage de la partie supé- rieure du profil incurvé, ainsi que cela est représenté sur la figure 6, qui est une section passant par cet orifice 8. La figure 7 est une section passant sensiblement selon l'axe de la dérivation 10. Au niveau de cette dérivation, la paroi du canal 9 est légèrement incurvée de manière à éviter l'entrée de liquide issu de la chambre 7 dans la chambre de trop plein 11 lorsque le rotor tourne dans le sens indiqué par la flèche B. Sur cette figure 7, on peut également constater que la chambre de trop plein 11 comporte une partie incurvée, la dérivation 10 issue du canal d'écoulement 9 débouchant au voisinage de la partie supérieure de cette partie incurvée. La figure 8, qui est une coupe selon la ligne VIII-VIII de la figure 1, permet de mieux comprendre la structure de la chambre de trop plein 11, qui comporte une portion dans laquelle vient se loger le trop plein lorsque le rotor tourne dans le sens de la flèche A et - 7- une portion dans laquelle il vient se loger lorsque le rotor tourne dans le sens de la flèche B. Il serait également possible de munir la chambre de trop plein 11 d'un orifice d'évacuation de manière à éliminer le trop plein après rotation dans le sens de la flèche A, comme cela a été précisé ci- dessus. Comme cela est représenté sur la figure 6, l'orifice de sortie 8 mettant en communication la chambre de mesure 7 et le canal d'écoulement 9 est situé au voisinage d'une cloison radiale 4 telle que la rotation du rotor dans le sens défini par la flèche B entraîne la propagation du liquide contenu dans la chambre 7 le long de cette cloison 4. La figure 9 est une section sensiblement selon l'axe du canal d'écoulement 9. Conformément à l'invention, un compartiment de la cuvette annulaire peut être utilisé pour alimenter en liquide une ou plu- sieurs chambres de mesure. Un tel mode de réalisation a été schématiquement représenté sur la figure 10 o l'on peut constater qu'un même compartiment 3' peut servir à alimenter deux cellules réceptrices 5'. Un cloisonne- ment radial médian 14 assure la répartition du liquide vers les deux chambres de mesure 7' lors de la mise en rotation du rotor 1' dans le sens A. Dans les exemples décrits et représentés, les cellules récep- trices sont utilisées comme cellules de déversement et elles commu- niquent avec les cellules d'analyse 25 comportant en particulier des orifices périphériques d'éjection 28 de liquide permettant également l'échappement de l'air. Le support solide d'accrochage tel qu'une bille 27 est destiné à capter successivement une quantité d'un composé tel qu'un liquide biologique contenant une substance à analyser, puis une quantité d'un premier réactif dans lequel est fixé un indicateur biologique. Les canaux 26 permettent l'acheminement d'un liquide de lavage vers chacune desdites cellules d'analyse 25, associée à une cellule de déversement recevant le composé contenant la substance à 2503 865 - 8_ analyser, deux cellules associées communiquant au moyen d'un orifice. Il est bien entendu possible d'alimenter les différents compartiments d'un même rotor avec des échantillons de liquides dif- férents et dans ce cas le dispositif conforme à l'invention permet- tra des analyses simultanées. Par ailleur les cellules réceptrices peuvent être utilisées directement comme cellules d'analyse dans certains modes d'applica- tion. Dans ce cas, au niveau de ces cellules, des orifices permettent l'échappement de l'air. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier on peut sans sortir du cadre de l'invention, apporter des modifications de détail, changer certaines disposi- tions, ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents. 2553 865 -9 REVENDICATIONS 1/ Dispositif pour délivrer une dose déterminée d'un échantillon de liquide dans une cellule réceptrice portée par un rotor, en vue de son analyse, ledit rotor comprenant un bottier à axe vertical dans lequel sont ménagées une cuvette annulaire munie de cloisons radiales délimitant des compartiments servant de réceptacle pour ledit échantillon de liquide et plusieurs cellules réceptrices réparties régulièrement autour de la cuvette annulaire, des moyens d'acheminement du liquide étant prévus entre chaque compartiment de la cuvette et chaque cellule réceptrice, ledit dispositif étant caractérisé par le fait que ces moyens d'acheminement comprennent une chambre de mesure (7), communiquant avec le compartiment récep- tacle (3) par un orifice (6), dit orifice d'entrée, ladite chambre de mesure (7) présentant un second orifice (8), de préférence capil- laire, dit orifice de sortie, les deux dits orifices (6, 8) délimi- tant pour la chambre de mesure un volume déterminé, des moyens étant prévus à la sortie de ladite chambre de mesure (7) pour diriger le liquide issu de celle-ci soit vers une chambre de trop plein (11) lorsque le rotor (1) tourne dans un premier sens (A), soit vers la cellule réceptrice (5) lorsque le rotor tourne en sens inverse (B). 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens prévus à la sortie de la chambre de mesure (7) compor- tent un canal d'écoulement allant de la chambre de mesure (7) à la cellule réceptrice (5), et sensiblement radial, ledit canal (9) pré- sentant immédiatement après l'orifice de sortie (8) une dérivat- ion (10) menant à la chambre de trop plein (11), la dérivation (10) étant située par rapport audit canal (9) du même c8té que la chambre de mesure (7). 3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'au moins au niveau de ladite dérivation (10) la paroi du canal (9) d'écoulement est incurvée de manière à éviter l'entrée de liquide issu de la chambre de mesure (7) dans la chambre de trop plein (11), lorsque le rotor tourne dans ledit sens inverse (B). 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par 2503 865 - 10 - le fait que l'orifice d'entrée (6) mettant en communicaton un compartiment (3) de la cuvette annulaire et la chambre de mesure (7) est situé au voisinage d'une cloison radiale (4), telle que la rota- tion du rotor (1) dans ledit premier sens (A) entraîne la propa- gation du liquide contenu dans le compartiment (3) vers cette cloi- son (4). / Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que l'orifice de sortie (8) mettant en communication la chambre de mesure (7) et le canal d'écoulement (9) est situé au voisinage d'une cloison radiale (4), telle que la rotation du rotor (1) dans ledit sens inverse (B) entraîne la propagation du liquide contenu dans la chambre de mesure (7) vers cette cloison (4). 6/ Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que la configuration de la chambre de trop plein (11) est telle que le liquide pénétrant dans cette chambre, lorsque le rotor (1) tourne dans ledit premier sens (A), y soit conservé lorsque le rotor (1) tourne dans le sens inverse (B). 7/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le compartiment (3) recevant le liquide présente un profil incurvé, l'orifice d'entrée (6) dans la chambre de mesure (7) étant situé au voisinage de la partie supérieure dudit profil incurvé. 8/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la chambre de mesure (7) présente un profil incurvé, l'orifice de sortie (8) étant situé au voisinage de la partie supé- rieure dudit profil incurvé. 9/ Dispositif selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé par le fait que la chambre de trop plein (11) présente une partie incurvée, la dérivation (10) issue du canal d'écoulement (9) débou- chant au voisinage de la partie supérieure de ladite partie incurvée. / Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'un compartiment (3') de la cuvette annulaire est utilisé pour alimenter en liquide plusieurs chambres de mesure (7'). 25.7.3 8 6r - il - 11/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que la cellule réceptrice est utilisée comme cellule d'analyse et comporte une cloison supérieure présentant un orifice pour l'échappement de l'air. 12/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que la cellule réceptrice (5, 5') est utilisée comme cellule de déversement et communique avec une cellule d'analyse (25) comportant un orifice périphérique d'éjection (28) de liquide permettant également l'échappement de l'air. 13/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que la chambre de trop plein comporte un orifice d'éva- cuation de liquide. 14/ Procédé pour délivrer une dose déterminée d'un échantillon de liquide dans une cellule, et mettant en oeuvre le dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait que dans un premier temps on introduit l'échantillon liquide (28) en léger excès par rapport à la contenance de la chambre de mesure (7) dans un compartiment (3) de la cuvette annulaire, puis dans un deuxième temps, on met le rotor (1) en rotation dans ledit premier sens (A) ce qui entraine le déplacement de tout le liquide contenu dans ledit compartiment (3) vers la chambre de mesure (7) au travers de l'ori- fice d'entrée (6), le remplissage de la chambre de mesure (7), l'ex- cédent de liquide étant chassé de ladite chambre de mesure (7) par l'orifice de sortie (8) vers la chambre de trop plein (11), enfin, dans un troisième temps, on met le rotor (1) en rotation dans ledit sens inverse (B) ce qui entraîne le déplacement de tout le liquide contenu dans la chambre de mesure (7) vers la cellule récept- rice (5).