Brevet FR2525770A1 — publié le 19831028

La présente invention concerne un appareil à canaux multiples pour le prélèvement et/ou la distribution de liquides dans des microplaques permettant aussi de travailler en conditions stériles. Ces microplaques sont très largement utilisées dans le domaine de la biologie, de la biochimie, de la bactériologie ou de la virologie, à des fins de titration ou de culture. Ce sont des plaques comprenant de multiples coupelles (dénommées puits) de faible capacité. I1 est donc nécessaire de disposer de moyens de prélèvement et/ou de distribution de ces faibles volumes. Par ailleurs, des manipulations en conditions stériles peuvent être envisagées, ce qui implique que l'on maintienne l'ensemble de ces moyens dans de bonnes conditions de stérilité, ce qui n'est pas toujours aisé. Les dispositifs actuellement connus peuvent être répartis en deux groupes. Le premier comprend les appareils munis d'une tête de prélèvement (et/ou distribution) comportant un très grand nombre d'embouts (pouvant être égal au nombre de puits d'une microplaque). Ces appareils sont stérilisables' mais quelque soit le système permettant l'aspiration des liquides (seringues et pistons ou membrane souple se déformant dans une chambre sphérique), ce dernier fait partie intégrante de la tête de prélèvement et se trouve donc en contact ivec les liquides à prélever et/ou à distribuer. Il est par conséquent nécessaire, après chaque opération, d'éliminer toutes traces de souillures des seringues, des pistons et/ou de la membrane dues au pipetage du liquide précédent, par un nettoyage. Ce dernier est, de par la conception de ces appareils, difficile à réaliser.En outre, l'augmentation du nombre de manipulations nuit à la stérilité de l'ensemble. De plus, pour les uns, le volume prélevé et/ou distribué n'est pas réglable (appareil à membrane) et, pour les autres, si ce dernier peut être variable, il ne l'est pas de façon très précise (déplacement et arrêt "à l'oeil" des pistons des seringues en face de graduations portées sur celles-ci). A noter dgalement que dans le cas des appareils à membrane, le vieillissement de celle-ci est un problème supplémentaire. Le second groupe comprend les multipipettes (4, 8 et 12 canaux). Dans ce cas, seuls les embouts en plastique montés au bout des multipipettes doivent être stérilisés. Les embouts sont alors montés individuellement (ou au maximum 4 par 4), de façon manuelle sur la pipette et le prélèvement et/ou la distribution sont des opérations effectuées manuellement. Ces multiples opérations rendent les conditions de stérilité strictes difficiles à respecter. Il est à noter de plus que les embouts doivent être emballés individuellement (ou 4 par 4) avant stérilisation, ce qui est une opération fastidieuse. Cependant, ces multipipettes présentent l'avantage de pouvoir être réglées en volume. Or, la présente invention vise un appareil obviant aux inconvénients ci-dessus et permettant de réaliser automatiquement une opération de remplissage et/ou de prélèvement et/ou de transfert de volumes liquides variables à volonté, affectant simultanément tous les puits d'-une microplaque sans risque de contamination du dispositif de prélèvement. Ainsi, l'appareil selon l'invention est essentiellement caractérisé par le fait qu'il comprend - (A) une enceinte fermée comportant à sa partie inférieure (a) au moins un ensemble de corps de seringues, chaque seringue étant munie de son pistons l'ensemble des pistons étant assujetti à une plaque qui leur est commune, cette plaque étant elle-même susceptible d'être commandée en translation de l'extérieur de l'enceinte par tout système approprié muni d'un dispositif de réglage d'amplitude de la course de cet ensemble de pistons, et, (b) au moins un porte-canaux et canules dont le nombre correspond à celui des seringues dudit ensemble de seringues pour coopérer avec ces dernières, le volume de chaque canal et de sa canule étant supérieur au volume maximum devant être prélevé et (B) un socle-support ae microplaques. Suivant d'autre caractéristiques - Le porte-canaux et canules se présente sous la forme d'un socle amovible rsalisé pour pénétrer à l'intérieur de ladite enceinte et présenter chaque canal au droit de chaque seringue - Une étanchéité entre chaque canal et chaque seringue est réalisée à l'aide d'un joint efficace - Le nombre des corps de seringues est au moins égal au nombre des puits d'une microplaque - Le socle amovible porte-canules est monté coulissant le long de glissières-guides réalisées à la partie inférieure de ladite enceinte, un dispositif de blocage étant prévu pour le maintien en position dudit socle à l'intérieur de ladite enceinte - Le dispositif de commande de la plaque porte-pistons est un dispositif pneumatique ; - Le socle-support de microplaques est muni d'un dispositif de réglage suivant les trois directions de l'espace pour amener les puits dont sont pourvues ces microplaques au droit desdites canules. D'autres caractéristiques et les avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre faite en regard des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue de face de l'appareil selon l'invention ; - la figure 2 est une vue correspondante de l'ensemble de prélèvement avec coupe longitudinale partielle et, - la figure 3 est une demi-coupe transversale montrant le porte-canaux et canules partiellement engagé dans l'ensemble de prdlèvelaent. In se référint à ces dessins, l'appareil selon l'invention est essentiellement constitué de quatre partes principales qui scnt: - un ensemble de prélèvement (1), - un bâti (2), - un support de positionnement (3) dont ie rôle sera explicité ci-après, et - un dispositif d'asservissement pneumatique (4). L'ensemble de prélèvement (1) comprend, d'une part, un système d'aspiration etlou de distribution qui sera décrit plus en détail ci-après, et d'autre part, un porte-canaux et canules dit "tiroir de prélèvement". Ce dernier est le seul Eent en de l'appareil selon l'invention qui sera appelé à entrer en contact avec les liquides à prélever ou à distribuer, dvitant ainsi toute contamination du reste de l'ensemble de prdlbvement. Comme on le verra c.-après, c'est ce tiroir de prélèvement qui, une fois sorti de l'appareil, pourra être stérilisé de manière autonome. Il est essentiellement cons titué d'un bloc (5) (en tout matériau approprié tel qu'en acier inoxydable ou même en matière plastique) traversé par une pluralité de canaux prolongés par des canules ou embouts (6) dont le nombre peut être quelconque. Ce nombre sera par exemple de 96, pour correspondre aux 96 petits puits prévus dans les "microplaques" qui sont très largement utilisées dans les laboratoires de biologie, bio-chimie, bactériologie ou virologie. Le volume défini par la canule associée à son canal est supérieur au volume maximum susceptible d'être prélevé par l'appareil. Le système d'aspiration proprement dit est luimême constitué d'un boîtier (7) dont la partie inférieure (8) comprend un nombre de seringues (9) correspondant à celui des canules (6,. Ces seringues sont réalisées ou montées dans ladite partie (8) et leur extrémité inférieure est munie d'un joint (9a) assurant l'étanchéité entre chaque seringue et le canal qui lui est associé. Les pistons (10) des seringues (9) sont solidaires d'une plaque (11) site à l'intérieur du boîtier et rendue mobile Far rapport à ce dernier comme on le verra ci-après. Sur cette plaque, est fixée une console (12) montée sur un arbre (13) comportant cn système de réglage de course constitué par une vis micrométrique et un vernier (14). Afin de permettre son déplacement dans le boîtier (7), l'ensemble plaque (11) et console (12) porte-pistons est rendu solidaire de deux vérins pneumatiques (4) par l'intermédiaire d'un élément transversal (15). Le bâti (2) est constitué d'un socle (2a) sur lequel est montée une colonne portant une crémaillère (2b). Le support de positionnement (3) comporte une embase (3a) destinée à recevoir au moins une microplaque telle que(MP)(voir figure 2) et une plaque support (3b) comportant une glissière dans laquelle peut se déplacer ladite embase (mouvement gauche/droite). La plaque-support (3b) est montée sur une console et elle peut être déplacée grâce à deux crémaillères, ces déplacements se faisant de haut en bas et d'avant en arrière. Le positionnement du support de microplaques par rapport au boitier de prélèvement peut donc être effectué dans les trois directions de l'espace. Le dispositif d'asservissement pneumatique (4) comportant ces deux vérins à double effet est relié à un distributeur (4a) par des canalisations de towt type approprié permettant la liaison des différents organes et d'un manodétendeur (non représenté). Le système est alimenté en air ou autre gaz comprimé sous une pression appropriée (de 2 à 5 bars par exemple). Le fonctionnement de l'appareil décrit ci-dessus est donné ci-après dans ses opérations essentielles pour une utilisation en conditions stériles - Stérilisation du tiroir de prélèvement : cette opération peut être réalisée par traitement en autoclave (1200C pendant 30 minutes au moins) ou par tout autre moyen compatible avec le matériau utilisé pour réaliser ce tiroir. Les canules (6) dudit tiroir de prélèvement sont elles-mêmes protégées par une boite (non représentée) susceptible de supporter les traitements de stdrilisation, ledit ensemble pouvant à son tour être entièrement emballé dans tout matériau approprié - Montage du tiroir de prélèvement : avant de réaliser cette opération, l'appareil est placé dans une hotte à flux laminaire.Le tiroir pourra alors être mis en place dans le logement prévu à cet effet à l'intérieur du boîtier de prélèvement, grâce aux glissières( 5a). Il est ensuite immobilisé à l'aide des deux éléments de serrage dont l'ensemble est illustré sur la figure 1 et désigné par la référence générale 5b - Réglage du volume e ia prise d'essai : ce volume peut varier dans de larges limites, tout en restant dans la gamme dite des "micro-volumes". Ce réglage est effectué à l'aide du vernier(14),les pistons(i0)étant en position haute - Prélèvement et/ou distribution : les pistons (10) étant amenés en fond de course en position basse et l'appareil étant sous pression, il suffit de manoeuvrer la manette du distributeur de gaz comprimé (4aj pour commander la montée desdits pistons jusqu'au niveau du réglage préala blement effectué, sans toutefois que le liquide prélevé atteigne les pistons, quelle que soit la gamme des volumes prélevés dans les limites imposées par l'apphreil. On voit ainsi que les seringues ne peuvent être contaminées et il n'est donc pas nécessaire de les nettoyer ou de les stériliser. Il est à noter que des boites stérilisables ont été réalisées afin de permettre le transfert du volume désiré de solution dans les microplaques (ou inversement). Ces boîtes ont des dimensions qui permettent de les placer dans l'embase "porte microplaques" (3a). Les performances obtenues avec l'appareil selon l'invention sont remarquables. En effet, la précision et la reproductibilité sur les volumes prélevés ont été testées ainsi que les possibilités d'utilisation de l'appareil en conditions stériles. En utilisant une tête de prélèvement munie d'embouts plastique de forme tronconique et une solution radioactive, les mesure, d'une part, de l'erreur sur le volume correspondant au prélèvement répété à l'aide d'un même embout, donnent un résultat de 2 %, et d'autre part, l'erreur sur le prélèvement des 96 embouts de la tête de prélèvement n'est que de 3 %. Par ailleurs, en ce qui concerne l'utilisation en conditions stériles, le fait d'avoir un tiroir de prélèvement amovible et qui seul est stérilisable est un énorme avantage. En effet, lors de multiples opérations, ce dernier peut être changé autant de fois qu'il est nécessaire, ce qui permet d'éviter des nettoyages difficiles qui ne sont d'ailleurs pas une garantie stricte contre une contamination éventuelle par des cellules, par exemple en cas de changement de milieu lors de cultures à long terme ou du transfert de plaques en plaques. Les domaines d'utilisation de cet appareil sont multiples. Il pourra être utilisé pour tous les tests biologiques ou non, nécessitant l'utilisation de microplaques et l'on peut citer - les tests de cytotoxicité, sérologiques, bactériologiques, virologiques et d'agglutination - les dosages radio-immunologiques - les ensemencements de cultures cellulaires ;' - le clonage cellulaire par dilution limite - le changement de milieu de culture - les transferts d'une plaque à une autre (replication), etc. Il va du reste de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre purement explicatif et nullement limitatif et que toutes modifications utiles pourront y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Appareil à canaux multiples pour le prélèvement et/ou la distribution de liquides dans des microplaques permettant aussi de travailler en conditions stériles, appareil caractérisé par le fait qu'il comprend - (A) une enceinte fermée (7) comportant à sa partie infé rieure (8) :: (a) au moins un ensemble de corps de seringues (9), chaque seringue étant munie de son piston (10); l'ensemble des pistons étant assujetti à une plaque (11) qui leur est commune, cette plaque étant elle-même susceptible d'être commandée en translation de l'extdrieur de l'enceinte par tout système approprié (4) muni d'un dispositif de réglage d'amplitude.l14) de la course de cet ensemble de pistons, et, (b) au moins un porte-canaux et canules (5) dont le nombre correspond à celui des seringues dudit ensemble de seringues pour coopérer avec ces dernières, le volume de chaque canal et de sa canule étant supérieur au volume maximum devant être prélevé et - (B) un socle-support de microplaques (2). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le porte-canaux et canules (5) se présente sous la forme d'un socle amovible réalisé pour pénétrer a àl'intérieur de ladite enceinte (7) et présenter chaque canal au droit de chaque seringue. 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que une étanchéité entre chaque canal et chaque seringue est réalisée à l'aide d'un joint efficace (9a). 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le nombre des corps de seringues est au moins égal au nombre des puits d'une microplaque. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le socle amovible porte-canules est monté coulissant le long de glissières-guides (5a) réalisées à la partie inférieure de ladite enceinte (7), un dispositif de blocage (5b) étant. prévu pour le maintien en position dudit socle à l'intérieur de ladite enceinte. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de commande de la plaque porte-pistons est un dispositif pneumatique (4). 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le socle-support de microplaques est muni d'un dispositif de réglage (3) suivant les trois directions de l'espace pour amener les puits dont sont pourvues ces microplaques au droit desdites canules.