Brevet FR2536539A1 — publié le 19840525

La présente invention concerne un manipulateur chimique, et elle porte plus particulièrement sur un manipu- lateur perfectionné pour l'analyse de liquides en quantité de l'ordre du microlitre, et pour l'automatisation du pro- cessus d'analyse. Le processus d'analyse classique pour des liquides en quantité de l'ordre du microlitre est très complexe et une grande partie du processus est accomplie manuellement par un opérateur. L'invention a pour but de procurer un procédé efficace pour éliminer les inconvénients précités L'appareil de l'invention comporte un séparateur centrifuge avec une table tournante qui comporte des récépients de réaction et qui est fixée à un pivot, un dispositif qui comporte une buse d'introduction d'échantillon et une buse d'aspiration pour le séchage, et qui permet de déplacer les buses dans la direction verticale, un dispositif qui comporte un bain à température constante et un mélangeur et qui peut être dépla- cé dans la direction verticale de façon à déplacer verticale- ment le bain à température constante et le mélangeur, un dis- positif de transport automatique pour les récipients de réac- tion, et un autre bain à température constante placé à une position différente de celle du bain précité, grâce à quoi les récipients de réaction peuvent être déplacés entre la table tournante et un bain à température constante. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation préféré du manipulateur chimique de l'invention, et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est un schéma synoptique général mon- trant le manipulateur chimique de l'invention; et La figure 2 est un schéma synoptique montrant la partie principale du manipulateur. Dans les dessins, la référence numérique 1 désigne un séparateur centrifuge, et une table tournante 4 qui porte à sa partie périphérique un certain nombre de récipients de réaction 3 est montée de façon tournante sur un arbre d'entraînement 2 du séparateur centrifuge 1 Une extrémité d'un disque de détection 5 monté au voisinage de la partie approximativement centrale de l'arbre d'entraînement 2 est disposé de façon à pénétrer dans un capteur de détection de position en rotation, 6, ayant une forme en 3 Cette confi- guration permet de détecter la position en rotation de la table tournante 4. Au-dessus du séparateur centrifuge 1 se trouve un dispositif de montée/descente de buses, 10, qui comporte une plaque de support 9 portant une buse d'introduction d'échan- tillon 7 et une buse d'aspiration de séchage 8 Un arbre Il qui est formé d'un seul tenant avec la plaque de support 9 est monté de façon coulissante dans un cylindre de support 12 et est conçu de façon à se déplacer verticalement dans la direction de la flèche A sous l'effet du fonctionnement d'un plongeur d'électro-aimant 13. En outre, au-dessous du séparateur centrifuge 1 se trouve un dispositif 17 destiné à déplacer verticalement un bain à température constante 14 et un mélangeur 15 qui sont placés dans une partie périphérique d'une plaque de support 16 Un arbre 18 formé d'un seul tenant avec la plaque de support 16 est monté dans un cylindre de support 20 qui comporte un plongeur d'électro-aimant 19 de façon à pouvoir être déplacé en sens montant et en sens descendant dans la direction de la flèche B En outre, on peut déplacer verti- calement la plaque de support 16 dans la direction de la flè- che B en actionnant le plongeur d'électro-aimant 19 Les axes des arbres d'entraînement 2 et 18 sont placés de façon coaxiale. Des bains à température constante 32, 33, 34 et un dispositif de transport automatique 35 pour les récipients de réaction sont placés en position adjacente au séparateur centrifuge 1 Le dispositif de transport automatique 35 com- prend un manipulateur 36 pouvant prendre les récipients de réaction 3, un plongeur d'électro-aimant 37 destiné à ouvrir/ fermer le manipulateur 36 dans la direction de la flèche C, un dispositif de déplacement 39 destiné à déplacer dans la direction de la flèche D un axe 38 monté sur le plongeur d'électro-aimant 37 de façon à être solidaire de ce dernier, un dispositif d'entraînement en rotation 40 destiné à faire tourner le dispositif de déplacement 39 dans la direction de la flèche E et un dispositif d'entraînement en sens montant/ descendant, 44, dans lequel un arbre 42 destiné à supporter le dispositif de déplacement 39 et le dispositif dtentraîne- ment en rotation 40, est placé dans un cylindre de support 41 comportant un plongeur d'électro-aimant 43, de façon à pouvoir se déplacer en sens montant/descendant, comme le-mon- tre la flèche F Le dispositif 44 peut déplacer verticalement les dispositifs 39 et 40 sous l'effet de l'actionnement du plongeur d'électro-aimant 43-. L'échantillon fourni par un dispositif d'introduc- tion d'échantillon 21 est éjecté par la buse 7 en une quanti- té de l'ordre du microlitre, et la buse d'aspiration de séchage 8 est reliée à un condenseur 23 lui-même relié à un dispositif refroidisseur 22, et la sortie du condenseur 23 est mise en communication avec une pompe à vide 24. D'autre part, les bains à température constante 32, 33, 34 sont placés en position adjacente au séparateur centrifuge 1 et au dispositif de transport automatique 35, et chaque bain est régulé à une température différente des autres Ces bains sont reliés à un dispositif de régulation de température 25, comme le bain à température constante 14, de façon à être maintenus à des température respectives pré- déterminées Le signal de commande de sortie d'un contrôleur de séquence 26 est appliqué à la pompe à vide 24, à un moteur d'entraînement en rotation la du séparateur centrifu- ge 1, au plongeur d'électro-aimant 1-9 du dispositif 17 pour déplacer verticalement le bain à température constante et le mélangeur, au dispositif d'introduction d'échantillon 21, au plongeur d'électro-aimant 13 du dispositif 10 pour déplacer verticalement les buses, au plongeur d'électro-aimant 43 du dispositif d'entraînement en sens montant/descendant, qui est monté sur le dispositif de transport automatique 35,-au moteur d'entraînement en rotation 40 a du dispositif d'entraî- nement en rotation 40, à un moteur d'entraînement 39 a du dis- positif de déplacement 39, et au plongeur d'électro-aimant d'entraînement 37 du manipulateur 36, pour commander ces élé- ments. On va maintenant décrire le fonctionnement du mani- pulateur chimique de l'invention ayant la structure ci-dessus L'échantillon introduit par le dispositif d'intro- duction d'échantillon 21 est versé dans le récipient de réac- tion 3, en une quantité de l'ordre du microlitre, lorsque le plongeur d'électro-aimant 13 actionne la plaque de support 9 de façon à la faire descendre, la buse d'introduction d'échantillon 7 venant alors en position adjacente au réci- pient de réaction 3. En outre, pour verser l'échantillon dans un autre récipient de réaction 3 sur la table tournante 4-, le signal de commande provenant du contrôleur de séquence 26 fait tour- ner d'un angle prédéterminé le moteur d'entraînement en rota- tion la, pour amener le récipient de réaction 3 désiré à la position qui correspond à la buse d'introduction d'échantillon 7 Lorsque le plongeur d'électro-aimant 13 est actionné à nou- veau dans ces conditions, il fait descendre la plaque de support 9 et l'échantillon en une quantité de l'ordre du microlitre est versé dans le récipient de réaction 3 par la -30 buse d'introduction d'échantillon 7, d'une manière identique à celle indiquée ci-dessus. Pour extraire l'eau présente dans le récipient de réaction 3, on peut actionner le moteur d'entraînement en rotation la pour faire tourner -la table tournante 4 et pour placer le récipient de réaction 3 dans la position qui corres- pond à la buse d'aspiration de séchage 8, après quoi on peut actionner le plongeur d'électro-aimant Ceci a pour effet de faire descendre la plaque de support 9 et de fixer herméti- quement la buse d'aspiration de séchage 8 au récipient de réaction 3 Le liquide contenu dans le récipient de réaction 3 après la séparation centrifuge est ensuite aspiré au moyen de la pompe à vide 24 et du condenseur 23 Simultanément, le liquide non désiré est dispersé à cause de l'air entrant par un filtre à air 8 a et par un tuyau d'introduction d'air 8 b, comme le montre la figure 2, et il est aspiré en une courte durée par la buse d'aspiration de séchage 8. Pour chauffer ou refroidir rapidement l'échantillon contenu dans le récipient de réaction 3, on fait monter la plaque de support 16 en actionnant le plongeur d'électro- aimant 19 Ceci a pour effet de faire monter le bain à tempé- rature constante 14, et d'introduire le récipient de réac- tion dans ce bain Par conséquent, la température du récipient de réaction 3 devient au bout d'une certaine durée la tempéra- ture fixée au préalable du bain à température constante 14. Pour amener le récipient de réaction dans l'un des bains à température constante 32, 33, 34, 14, ou pour le déplacer volontairement entre eux au moyen du dispositif de transport automatique 35, on actionne le dispositif d'entraî- nement en sens montant/descendant 44, le dispositif de dépla- cement 39 et le dispositif d'entraînement en rotation 40, de façon à amener le manipulateur 36 dans la position dans laquelle le récipient de réaction 3 peut être saisi Le mani- pulateur 36 est ensuite actionné de façon à saisir le réci- pient de réaction 3, par la manoeuvre du plongeur d'électro- aimant 37 La répétition d'une opération similaire amène les récipients de réaction dans les bains à température constante désirés. Ce mode de réalisation permet d'effectuer aisément, précisément et automatiquement la séparation centrifuge, l'introduction d'échantillons, la dessiccation, des change- ments de température, un mélange, etc, dans le récipient de réaction 3, sans opérations manuelles, par l'utilisation du contrôleur de séquence, ce qui raccourcit la durée d'opéra- tions difficiles qui étaient effectuées par de nombreux opé- rateurs Ce mode de réalisation présente en particulier un avantage important dans la mesure o il permet de traiter un lot d'échantillons en transportant automatiquement les réci- pients de réaction 3 du séparateur centrifuge 1 vers les bains à température constante 32, 33 ou 34, par l'utilisation du dispositif de transport automatique 35. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATION Manipulateur chimique caractérisé en ce qu'il comn prend un séparateur centrifuge ayant une table tournante sur laquelle sont montés un certain nombre de récipients de réaction; des moyens de détection destinés à détecter la position en rotation de la table tournante; un dispositif de déplacement de bain à température constante et de mélan- geur qui comporte un bain (A) et un mélangeur et qui est pla- cé au-dessous du séparateur centrifuge, de façon à pouvoir être déplacé sur l'axe qui le supporte; un dispositif de support de buses placé dans une position située au-dessus du séparateur centrifuge, ce dispositif de support de buses comportant une buse d'introduction d'échantillon et une buse d'aspiration de séchage; un bain à température constante (B) placé à une position différente"de celle du bain à tem- pérature constante (A); un dispositif de transport automati- que destiné à transporter les récipients de réaction vers le bain à température constante (B); et un contrôleur de séquen- ce destiné à commander la buse d'introduction d'échantillon, la buse d'aspiration de séchage, le séparateur centrifuge, les bains à température constante (A), (B), le dispositif de déplacement de bain à température constante (A) et de mélan- geur et le dispositif de transport automatique; et ce mani- pulateur chimique est conçu de façon à déplacer automatique- ment les récipients de réaction entre le bain à température constante (B) et la table tournante, au moyen du contrôleur de séquence et du dispositif de transport automatique, dans le but de traiter (par exemple refroidir ou chauffer) les récipients de réaction, ou pour accomplir un processus d'ana- lyse pendant une certaine période telle qu'une période de maintenance.