Brevet FR2532755A1 — publié le 19840309

Appareil de dilution volumétrique convenant notamment pour un analyseur chimique clinique. L'invention concerne un appareil de dilution volumétrique à auto-amorçage évacuant automatiquement les bulles d'air qui y sont emprisonnées lors de la mise en marche. L'appareil peut être utilisé dans la plupart des analyseurs chimiques cliniques, et plus spécialement dans des photomètres à flamme. Des appareils automatiques de ce type sont bien connus dans la technique Parmi ceux-ci il en existe qui comportent déjà deux pistons pour déterminer respectivement le volume de réactif et le volume de l'échantillon, ainsi qu'un nombre indéfini de soupapes utilisant des seringues de type courant et des dispositifs spécifiques. Les dispositifs comportant deux soupapes ou plus sont en fait très coûteux et sujets à de nombreuses pannes. Les dispositifs déjà connus qui-ne comportent qu'une soupape, comme celui suivant l'invention, peuvent emprisonner de l'air, ce qui fausse le rapport de dilution, et de plus ils sont affectés par la viscosité de l'échantillon. Par conséquent, dans ces cas là l'opérateur doit normalement remplir soigneusement les deux chambres de l'appareil de dilution manuellement, à l'aide de micro- seringues, jusqu'à ce que les bulles soient complètement éliminées, ce qui ne peut pas être obtenu autrement. Par conséquent, l'appareil de dilution volumétri- que suivant l'invention est complètement révolutionnaire dans son domaine industriel particulier. Avant tout, il est nouveau du fait de son auto- amorçage, et il présente l'avantage de pouvoir évacuer auto- matiquement toute bulle d'air qui y est emprisonnée lors de la mise en marche. Deuxièmement, il est nouveau du fait que, pour toutes les applications pratiques il n'est pas affecté par la viscosité du fluide analysé. Ceci a été obtenu grâce à certaines caractéristi- ques de conception de l'appareil de dilution, dont la plus importante réside dans l'utilisation d'un récipient transparent, par exemple en résine acrylique et par conséquent facile à surveiller, comportant les chambres pour les deux pistons servant respectivement à déterminer le volume de diluant et le volume de l'échantillon, lesdites chambres possédant des dimensions telles que les pistons ne touchent jamais les parois des chambres respectives pendant leur course, à part au niveau des joints d'étanchéité. La seconde caractéristique de l'invention réside dans le fait que l'intervalle entre les pistons et les parois respectives est tel qu'il permet l'évacuation des bulles d'air vers le haut. La troisième caractéristique de l'invention réside dans le fait que la chambre du piston qui détermine le volume de l'échantillon devant être analysé possède au sommet la forme d'un dôme hémisphérique. La quatrième caractéristique de l'invention réside dans le fait que les deux tubes d'entrée et de sortie des liquides mis en réaction convergent vers le point central dudit dôme. La cinquième caractéristique de l'invention réside dans le fait que les deux tubes possèdent des sections égales et que la jonction desdits tubes possède une section prati- quement identique à celle de chacun de ces tubes. La sixième caractéristique de l'invention réside dans le fait que les bagues d'étanchéité des deux pistons sont logées dans la section inférieure des deux chambres recevant les pistons. La septième caractéristique de l'invention réside dans le fait que les deux pistons possèdent une libefté de mouvement maximale suivant un plan horizontal et une liberté pratiquement nulle suivant un plan vertical. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un mode de réalisation préféré mais non limitatif représenté aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est un schéma de l'appareil suivant l'invention dans la phase de succion, la figure 2 est un schéma similaire à celui de la figure 1 mais dans la phase de dilution; la figure 3 est une vue éclatée de l'appareil avec une vue de face partiellement en coupe et sans la feuille métallique qui recouvre la came à excentrique; les pistons, les chambres correspondantes et les joints d'étanchéité étant représentés à part pour une meilleure compréhension; la figure 4 est une vue de face de l'appareil, le couvercle métallique étant représenté en coupe et partielle- ment supprimé; - la figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne V-V de la figure 4; la figure 6 est une vue en coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 4; et' la figure 7 est une vue en coupe suivant la ligne Vil-VII de la figure 5. Comme on peut le voir sur les dessins, l'appareil de dilution suivantl'invention (voir figures 1 et 2) présente des caractéristiques de conception qui lui permetteit un auto-amorçage de manière qu'il puisse évacuer automatique- ment toute bulle d'air emprisonnée lors de la mise en marche et le rendant insensible pour toutes les applications pratiques à la viscosité de l'échantillon de fluide analysé. L'appareil comporte essentiellement (voir figures 3 et 4) une section supérieure transparente 40, de préférence en résine acrylique, qui présente une importance fondamentale du point de vue de luinvention, et une section inférieure de support 44 comportant un revêtement constitué par une feuille métallique 54, qui est également nécessaire pour le fonctionnement de l'appareil mais est moins important du, point de vue de l'invention. Les deux sections 40 et 44 sont réunies au moyen de boulons 28 et 30 filetés sur leur section inférieure et s'engageant dans des évidements appropriés spéciaux. La section inférieure ou de support 44 de l'appareil (voir figure 3) possède une section en forme de C et reçoit l'ensemble à came 42 faisant coulisser, vers le bas et vers le haut, des arbres 36 et 38; ladite section inférieure est munie dtévidements pour recevoir les bases 17, 19 des pistons 16, 18. Les tiges 16 ' et 18 ' desdits pistons coulissent naturellement conjointement avec l'ensemble à came 42 dont ils font partie intégrante dans des coussinets ou manchons 32 et 34 dont l'extrémité inférieure est équipée de bagues d'étanchéité 70 ' et 66 '. La partie la plus importante du point de vue du fonctionnement, c'est-àdire la tête desdits pistons 16, 18, peut également coulisser vers le haut dans des chambres spéciales 12 et 14 conques pour recevoir le diluant et l'échantillon aspirés dans ou expulsés desdits pistons. Comme on le voit nettement sur les figures 3 et 4, la chambre 12 possède des dimensions telles que la tête du piston ne touche jamais ses parois pendant son mouvement de va-et-vient, excepté au niveau du joint d'étanchéité 70 ceci est également valable pour la chambre 14 et le piston 18 qui ne touche que le joint d'étanchéité 66 pendant son mouvement de va-et-vient. Lesdites chambres 12 et 14 rejoignent au niveau de leur fond, des parties de section différente 13 et 15 (figure 3) qui servent de sièges pour les coussinets 32 et 34 précédemment mentionnés. Un évidement Il' est prévu au sommet et sur un côté de la section transparente 40 de l'appareil de dilution, ledit évidement étant destiné à recevoir un bloc 11 auquel est incorporée la partie supérieure typique ou en forme de dôme 14 ' de la chambre 14 au niveau du point central de laquelle convergent les deux tubes d'entrée 22 et de sortie 22 ' des liquides mis en réaction. Les sections desdits tubes 22 et 22; sont identi- ques et ceci est valable également por la section au niveau de leur point de jonction. Lors d'une comparaison entre les sections de la chambre 12 et de la tète du piston 16 et entre celles de la chambre 14 et de la tête du piston 18, on peut nettement voir comment les intervalles entre les parois respectives permet- tent une évacuation facile des bulles d'air vers le haut. Comme indiqué précédemment, des joints d'étanchéité 70 et 66 s'engagent (voir figure 3) dans les sections centra- les des chambres 12, 13 et 14, 15 dont les dimensions sont pratiquement identiques à celles des joints. Le schéma de fonctionnement de l'appareil de dilution suivant l'invention apparaît clairement sur les figures 1 et 2. Dans la première phase de succion, le diluant contenu dans le récipient 26 est aspiré dans la chambre 12 lorsque le piston 16 descend, et simultanément l'échantillon devant être dilué est aspiré à partir de la chambre 14 d'un récipient approprié, au moyen d'une aiguille 10, lorsque le piston 18 descend. Matériellement, le diluant entre en contact avec les points de sortie 26 ' du récipient 26 et le tube d'entrée dans la chambre 12, tandis que l'échantillon qui doit être dilué peut s'écouler à travers le sommet en forme de dôme 14 ' de la chambre 14, par le tube 22 Habituellement l'échantillon reste dans le tube 22. Les courses descendantes des pistons 16 et 18, ainsi que d'autre part leurs courses ascendantes qui ont lieu dans la seconde phase, appelée de dilution, ont lieu conjoin- tement avec l'actionnement de la soupape à solénoïde 24. Pendant la phase de succion décrite ci-dessus, la soupape à solénoide 24 interconnecte, par l'intermédiaire de ses bornes, les points 24 ' et 24 ", c'est-à-dire en pratique ledit récipient 26 et la chambre de diluant 12. Dans la seconde phase de dilution, les pistons 16 et 18 sont remontés grâce au mouvement de l'excentrique 50 dans les chambres 12 et 14; simultanément la soupape à soléno 3 de 24 déconnecte le récipient 26 et relie, par l'intermédiaire de ses bornes, les points 24 " et 24 '", interconnectant de ce fait les chambres 12 et 14; de cette manière, le diluant s'écoule de la chambre 12 dans la chambre 14 par le tube d'entrée 22 ' o il se mélange avec l'échantil- lon qui y est contenu et ensuite grâce aux sections très différentes des pistons 16 et 18 l'échantillon dilué est expulsé de ladite chambre 14 par le tube de sortie 22 et est introduit, par l'aiguille 10, dans le récipient spécial prévu à cet effet. Les figures 3 et 4 représentent une vue avant du support ou base 44 de l'appareil avec l'ensemble à came 42, muni à son sommet d'évidements 41 et 43 pour les bases 17 et 19 des pistons 16 et 18; en outre, dans sa partie centrale il est muni d'un autre évidement comportant des côtés plus courts incurvés 46 dans lequel l'arbre 48 peut tourner. L'arbre 48 est rendu solidaire (voir figure 5), par l'intermédiaire d'un excentrique 50, de la came 60 et de son arbre 62, 62 ' sur lequel elle est fixée au moyen d'une vis 58. A l'aide d'un microprocesseur ou de moyens simi- laires (non représentés) une soupape à solénoïde 24 et un codeur de position optique 68 peuvent être commandés par un moteur à engrenages 64 solidaire de ladite cane conjointe- ment avec l'excentrique 50. La figure 5 représente également, pour compléter la représentation, des vis de montage 52 et 52 ' pour le couvercle 54, constitué par une feuille métallique, de l'ensemble à came 44. Comme il a déjà été dit, ce qui a été décrit ou représenté jusqu'ici en se référant aux figures ne constitue qu'un mode de réalisation préféré de l'appareil de dilution volumétrique suivant l'invention. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été spécialement envisagés -; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 Appareil de dilution volumétrique, caractérisé en ce qu'il comporte une soupape à solénoïde ( 24) et un codeur optique ( 68) qui peuvent etre commandés, à l'aide d 'un calculateur, par un moteur à engre- n a g e S ( 6 4) solidaire d'une came ( 60) et muni d'un excen- trique ( 50), ledit excentrique déterminant le mouvement de deux pistons ( 16, 18); grâce à quoi la soupape à solénoïde ( 24) peut connecter automatiquement, pendant la descente des pistons ( 1 È, 18) dans la phase de succion, la chambre ( 12) recevant le volume de diluant à un récipient ( 26) contenant ledit diluant, en déconnectant ladite chambre ( 12) de la chambre ( 14) recevant l'échantillon à analyser qui peut être aspiré simultanément dé cette dernière chambre, pendant la descente du piston respectif ( 18), au moyen d'une aiguille ( 10) provenant d'un autre récipient spécial, ladite soupape à solénoïde ( 24) pouvant également, lorsque les pistons ( 16, 18) remontent dans la phase de dilution, déconnecter automatiquement la chambre ( 12) recevant le diluant du récipient ( 26) contenant ledit diluant, en reliant ladite chambre ( 12) à la place de la chambre ( 14) recevant l'échan- tillon à diluer qui peut par conséquent être parfaitement mélangé audit diluant et qui peut être expulsé avec ledit diluant, au moyen d'une aiguille ( 10) dans un autre récipient approprié; tout le système étant auto-amorçable. 2 Appareil de dilution volumétrique, destiné à être utilisé avec la plupart des analyseurs chimiques, et plus spécialement avec des photomètres à flamme, suivant la reven- dication 1, caractérisé en ce qu'il comporte essentiellement un récipient transparent ( 40), de préférence en résine acrylique, dans lequel sont mélangées les chambres ( 12,14) pour deux pistons ( 16, 18) respectivement pour le volume de diluant et pour le volume de l'échantillon, devant être analysé, qui est relié et supporté au fond par une base ( 44) possédant une section en forme de C qui sert de support pour des moyens d'entraînement appropriés ( 42) desdit pistons ( 16; 18) la transparence du récipient supérieur ( 40) permettant de contrôler en permanence ledit récipient et la présence ou l'absence du réactif dans l'appareil. 3 Appareil suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les chambres ( 12,14) respectivement destinées au volume de diluant et au volume de l'échantillon à diluer ont des dimensions nettement plus importantes que celles des tiges des pistons ( 16, 18) montant et descendant à l'intérieur desdites chambres, et que payr conséquent les parois desdits pistons ( 16, 18) ne touchent jamais aux parois desdites chambres ( 12, 14), excepté au niveau de leurs joints d'étanchéité inférieurs ( 70, 66) 4 o Appareil suivant la revendication 3, caracté- risé en ce que les intervalles entre les parois des chambres ( 12,14) servant respectivement pour le diluant et pour l'échan- tillon et les parois des pistons ( 16, 18) se déplaçant dans lesdites chambres sont tels qu'ils permettent l'expulsion automatique de toute bulle d'air ou autre agent gazeux s'il s'en forme dans lesdites chambreso o Appareil suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que la chambre ( 14) dans laquelle est logé le piston pour l'échantillon à diluer est munie d'une section supérieure hémisphérique ou en forme de dôme ( 14) au centre de laquelle convergent deux tubes ( 22, 22) dont la jonction possède une section pratiquement iden tique à celle de chacun des tubes, ceci favorisant l'évacuation de toute bulle d'air o 6 Appareil suivant l'une quelconque des revendi- cations précéentes, caractérisé en oe qu'en faisant varier la position d'une came ( 60), entraînée par un moteur à engrenages ( 64) par rapport à un codeur de position optique ( 68)-avec lequel la came elle-meme( 60) forme un ensemble ( 42) supporté par la section ( 44) de l'appareil-ou fait varier la position de la soupape à solénoïde ( 24) et que simultanément un excentrique ( 50) solidaire de ladite came ( 60) fait également varier la position des pistons ( 16,18) qui sont solidaires dudit ensemble, ce dernier coulissant dans les deux sens le long de deux arbres ( 36, 38) qui réunissent les deux dections constituant l'appareil de dilution, c'est-à-dire la section supérieure transparente ( 40) et la section inférieure métallique ( 44). 7 Appareil suivant la revendication 5, caracté- risé en ce que les pistons ( 16, 18) sont solidaires de l'en- semble à came ( 42) du fait que l'ensemble est muni d'évide- ments supérieurs ( 41, 50) dans lesquels peuvent être engagées les sections de base élargies ( 17, 19) desdits pistons ( 16, 18) et du fait que leur mouvement dans les deux sens est déterminé par la rotation d'un arbre ( 48) dans un évidement ( 46) prévu au milieu de l'ensemble à came ( 42), ledit arbre ( 48) étant lui-même solidaire, par l'intermé- diaire d'un excentrique ( 50), de la came elle-même ( 60). 8 Appareil suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce qu'il permet l'utilisation d'un échantillon et de réactif dans un rapport égal de préférence à 1/100, c'est-à-dire 20 t 1 d'échantillon pour 2 ml de réactif. 9 Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les bagues d'étanchéité ( 70, 66) des deux pistons ( 16, 18) sont montées dans une partie inférieure des deux chambres recevant les pistons, dont la section est pratiquement identique à celle desdites bagues d'étanchéité. Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tiges des deux pistons ( 16, 18) ont une facilité de mouvement maximum, mais toujours suivant un plan horizon- tal, et pratiquement nulle suivant un plan vertical.