Brevet FR2619221A1 — publié le 19890210

La présente invention se rapporte à un poste pour le prélèvement et la distribution automatiques simultanées selon des doses différentes de deux réactifs liquides dans deux réceptacles juxtaposés à écartement déterminé ou variable. Plus particulièrement, le poste selon l'invention comporte une potence pivotante formée de deux bras à écartement variable. Le personnel des laboratoires d'analyses médico-biologiques et autres laboratoires et techniques du même type est amené, dans le cadre par exemple de réactions de dépistage, à distribuer systématiquement des réactifs identiques ou différents dans des réceptacles multiples contenant les échantillons des prélèvements. Ce travail systématique et fastidieux peut être effectué actuellement par des automates de laboratoire comportant un plateau de présentation du ou des réceptacles au-dessus desquels une tête de distribution vient délivrer le produit en quantités prédéterminées. On connaît bien entendu des bras distributeurs montés sur des robots en vue de réaliser automatiquement une tâche répétitive sans intervention humaine dans le cadre de la préhension et de la distribution de produits. Ces robots présentent généralement un bras à plusieurs degrés de liberté pour permettre la prise d'é- chant i I Ions et la dépose dans des endroits divers bien souvent sans relation directe les uns avec les autres. Pour ce faire, on équipe ces bras de nombreux organes moteurs et modules de commande existant actuellement pour la composition des divers mouvements de base et la réalisation de chemins et trajets les plus variés. Ces nombreuses possibilités rendent la fabrication et l'utilisation de ces bras plus complexes et plus onéreuses. La présente invention a pour but de mettre en oeuvre un seul type de mouvement de la façon la plus simple, la plus efficace et la plus rapide possible et de permettre de prélever et de distribuer automatiquement et simultanément des doses prédéterminées de réactifs liquides dans deux réceptacles juxtaposés à intervalles fixes ou variables. A cet effet, l'invention se rapporte à un poste de distribution et de prélèvement caractérisé en ce qu'il se compose d'une potence pivotante formée de deux bras distributeurs à écartement angulaire variable et règlable par un dispositif d'asservissement et mobiles en translation longitudinale par un groupe motoréducteur, lesdits bras étant pourvus chacun en extrémité d'un mécanisme de déplacement vertical portant un élément plongeur relié hydrauliquement à un groupe d'aspiration-distribution, chaque bras étant équipé d'un dispositif de détection de proximité et d'un détecteur optique de présence d'un réceptacle sous le bras en vue du prélèvement et de la distribution simultanée de réactifs d'analyse. Les nombreux avantages découlant de cette invention sont précisés ci-après . automatisation complète des séquences et des mouve ments : le poste selon l'invention effectue plusieurs taches complexes en série depuis le prélèvement jusqu'à la distribution détection de niveau simplicité de construction précision de fonctionnement . applications multiples . fonctionnement garanti jusqu'à des écartements faibles . matériel pouvant supporter des cadences rapides . prix modéré par rapport aux performances. Les caractéristiques techniques et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui suit, effectuée à titre d'exemple non limitatif sur un mode de réalisation en référence aux dessins accompa gnants dans lesquels . la figure 1 est une vue simplifiée d'ensemble en perspective illustrant la position en station de pré lèvement ; . la figure 2 est une vue simplifiée d'ensemble en perspective iilustrant la position en station de distribution ; . la figure 3 est une vue en perspective de la partie supérieure de la potence ; . la figure 4 est une vue schématique en perspective du flacon de rinçage montrant les aiguilles de prélèvement et de distribution avant leur introduction;; . les figures 5 et 6 sont des vues schématiques il lus- trant les divers mouvements possibles avec le bras distributeur selon l'invention la figure 7 est un schéma illustrant le champ et les positions de travail : prélèvement, distribution, rinçage ; . la figure 8 est le schéma électronique simplifié de la fonction détection de niveau. L'organe principal du poste de prélèvement et de distribution selon l'invention consiste en une potence pivotante 1 formée de deux bras distributeurs 2 et 3 à écartement angulaire variable et réglable entre un écartement minimum et un écartement angulaire maximum correspondant à l'encombrement maximal toléré dans le champ de travail imposé. L'écartement est commandé par le programme de fonctionnement de l'appareil à travers un dispositif d'asservissement 4 situé en partie supérieure des bras et représenté plus particulièrement sur la figure 3. Ces bras distributeurs sont montés mobiles en rotation sur une embase-pivot 5 déterminant les mouvements angulaires circulaires d'ensemble entre deux positions de travail sous l'effet d'un moteur 6 de pivotement. Selon une version préférentielle, un des bras de distribution est solidaire de l'embsse-pivot 5, elle-même animée de mouvements rotatifs autour d'un support de base. Les bras distributeurs 2 et 3 sont chacun mobiles en translation longitudinalement sous l'effet d'un groupe moto-réducteur de translation 7 agissant sur une crémaillère commune 8, le déplacement s'effectuant le long d'une tige-guide 9 (figures 1 et 2). Comme le montrent les figures de 1 à 6, les bras distributeurs 2 et 3 comportent chacun en extrémité un mécanisme de déplacement vertical 10 et 11 permettant d'ajuster en hauteur un élément plongeur d'un organe dispensateur-doseur 12 d'un réactif ou de deux réactifs différents d'analyse dans un ou plusieurs réceptacles simultanément. Selon la variante représentée, les mécanismes de déplacement vertical se composent d'une platine inférieure fixe 13, d'une platine intermédiaire mobile 14 solidaire de l'élément plongeur le déplaçant entre une position basse et une position haute par le jeu d'une vis 15 portée par la platine inférieure et l'extrémité 16 et 17 de chaque bras qu'elle traverse. Une tige 18 guide le mouvement vertical de la platine intermédiaire. mobile 14. L'extrémité supérieure de chaque vis 15 est équipée d'un pignon constituant avec son homologue un engrenage conique 19 formant renvoi d'angle entraîné par l'arbre d'un moteur 20 de déplacement vertical. Selon l'exemple choisi, le prélèvement et la distribution s'effectuent simulanément par l'intermédiaire d'éléments plongeurs sous la forme de deux aiguilles 21 ou 21a propres à chaque bras, aiguilles montées mobiles en déplacement vertical à -travers chaque platine inférieure fixe 13 ou 13a. Le déplacement de la platine intermédiaire mobile 14 est détecté par un capteur linéaire vertical 22 à effet Hall avec des contacts de fin de course, capteur rel ié à un circuit de détection commandant le déplacement vertical de chaque mécanisme en liaison avec un détecteur de proximité dont il sera question ci-après. Les mécanismes de déplacement vertical sont composés des mêmes éléments référencés de la même façon avec simple adjonction de l'indice "a". Ils sont indépendants l'un de l'autre dans leur fonctionnement car correspondant à deux voies de commande parallèles. On peut bénéficier ainsi, en cas de besoin, d'une montée ou d'une descente totalement indépendantes des deux aiguilles. Comme indiqué, L'organe dispensateur-doseur 12 est un ensemble de prélèvement par aspiration et de distribution dosée par les aiguilles 21 ou 21a, reliée chacune par une liaison fluidique, par exemple des conduits 23 et 23a à un groupe fluidique 24 ou 24a d'aspiration-distribution par exemple à piston volumétrique 25 ou 25a. Les bras distributeurs 2 et 3 sont chargés de dispenser simultanément dans le même ou dans deux réceptacles différents deux réactifs différents dosés pour un même échantillon de prélèvement en vue par exemple de réactions de dépistage. Les réceptacles se présentent par exemple sous la forme de cellules 26 juxtaposées dont la succession forme une barrette 27. Pour des raisons de détection optique, les barrettes sont individualisées par des intervalles optiques tels que 28. Les barrettes 27 sont portées par exemple par un plateau rotatif de distribution 29 en disposition radiale le long de butées radiales visibles sur les figures 1 et 2. Le plateau rotatif 29 reprend les barrettes 27 d'un autre appareil pour les amener devant le poste de prélèvement et de distribution de réactifs selon l'in vention puis vers un poste d'analyse. On décrira maintenant le dispositif d'asservissement 4 en écartement situé en partie supérieure des bras distributeurs 2 et 3. Ce dispositif comprend essentiellement deux plaquettes fixes de détection 30 et 31 disposées sur un arc de cercle en partie arrière de la potence pivotante (figure 3). Ces plaquettes de détection portent chacune un capteur de détection 32 et 33 par exemple à effet Hall. Le champ avoisinant ces plaquettes est balayé par un doigt métallique 34 solidaire d'un bloc de détection 35 porté par l'extrémité du bras mobile en écartement. Un circuit approprié de détection et de commande permet d'arrêter le mouvement de pivotement en écartement du bras à une valeur angulaire prédéterminée par exemple lorsque le doigt métallique 34 se trouve en regard de l'élément sensible du capteur de détection 32 ou 33. Le poste selon l'invention comprend plusieurs stations correspondant à autant de positions de travail. II s'agit d'abord à une extrémité du trajet rotatif de la potence d'une station de prélèvement 36 à partir d'un flacon de réactif 37 ou 38 pour l'aspiration puis la mise en réserve momentanée du réactif dans les groupes d'aspiration-distribution 24 ou 24a en vue de sa distribution par les aiguilles 21 ou 21a. II s'agit ensuite à l'autre extrémité du trajet rotatif de la potence d'une station de distribution 39 où l'organe dispensateur-doseur 12 délivre une quantité prédéterminée d'un même ou de deux réactifs différents dans au moins une des cellules 26 de la barrette porte-échantillons 27. Le but visé consistant en une automatisation complète, le poste selon l'invention exécutera dans une même séquence le maximum de tâches élémentaires. Ainsi, l'organe dispensateur-doseur 12 assurera la distribution successive de réactif dans le plus grand nombre de cellules après avoir prélevé la quantité de réactif nécessaire à toute une barrette. Bien entendu, tout autre mode de fonctionnement s'avère possible. Le déplacement longitudinal d'une cellule à l'autre est obtenu par le groupe moto-réducteur 7 agissant -sur la crémaillère commune 8. Les aiguilles peuvent ainsi balayer toute la longueur de la barrette porte-échantillons. II s'agit finallement d'une station de rinçage 40, disposée entre les stations de prélèvement 36 et de distribution 39 pour passer d'une série de réactifs à une autre. Le rinçage s'effectue dans un flacon particulier appelé ci-après flacon de rinçage 41 dont une forme de réalisation préférée est représentée sur la figure 4. Ce flacon présente un corps cylindrique à cavité réceptacle 42 cylindrique et centrale ouverte en extrémité supérieure. Cette cavité est occupée en position centrale par un bloc de rinçage 43 délimitant avec la paroi latérale de la cavité réceptacle 41 une chambre annulaire de collecte. Le bloc de rinçage 43 comporte deux logements cylindriques longitudinaux parallèles ouverts 44 et 45 dans lesquels pénètrent les aiguilles 21 et 21a en vue de leur rinçage. Les logements 44 et 45 communiquent par leur base avec une arrivée de liquide 46 sous faible pression raccordée à un conduit d'alimentation. La cavité réceptacle présente un orifice de sortie 47 relié à un circuit d'évacuation. Le rinçage est réalisé par le principe d'une fontaine en raison de l'arrivée du liquide par le bas puis montée le long des aiguilles enfichées dans les logements 44 et 45. Il ressort en partie supérieure du bloc de rinçage et s'écoule dans la cavité réceptacle 41 d'où il est évacué par l'orifice 47. Pour éviter les projections, la hauteur du bloc est choisie de façon que son extrémité se trouve en retrait par rapport à la face supérieure du flacon de rinçage. Les mécanismes de déplacement verticaux sont commandés chacun en arrêt à une position donnée par rapport au liquide par un détecteur de proximité fonctionnant selon le principe de la variation brutale de capacité lors du contact de l'extrémité de l'aiguille avec le liquide. Le circuit associé de détection de proximité représenté sur la figure 8 comprend essentiellement une voie de référence 48 et une voie de mesure 49. La voie de référence crée un signal correspondant à un niveau limite bas. Telle se compose d'un oscillateur 50 réalisé à partir d'un amplificateur opérationnel 51 dont le circuit d'entrée est constitué par un pont 52 de condensateur. La valeur du condensateur d'entrée 53 donne la référence, c'est-à-dire le niveau bas. Celui-ci est modifiable ou réglable en vue du changement de référence. La voie de mesure 49 comporte également un oscillateur 54 réalisé à partir d'un amplificateur opérationnel 55 dont le circuit d'entrée est constitué par un pont 56 de condensateurs dont un condensateur variable 57 de mesure constitué par l'effet capacitif de l'intervalle entre l'extrémité de l'aiguille et la surface du liquide vers lequel elle se dirige. L'oscillateur 54 délivre une fréquence varia- ble avec l'effet capacitif provenant de la modification de l'intervalle lors de l'éloignement ou du rapprochement de l'aiguille et surtout de la variation brutale de capacité lors du contact de l'aiguille avec le liquide Seule est exploitée la variation brutale de capacité se produisant lors du contact avec le liquide se traduisant dans le circuit de détection par un saut de fréquence. Les variations de fréquence sont converties en variations de tension par des discriminateurs 58 et 59 propes à chaque voie. Ces variations sont amplifiées par des amplificateurs 37 et 38 puis comparées par exemple dans un amplificateur différentiel en vue d'utiliser le signal résultant pour la commande des moteurs de déplacement vertical entraînant les vis de déplacement des aiguilles. II existe également un détecteur optique de proximité 62, permettant de donner la position de l'aiguille par rapport à chaque barrette réceptacle d'échantillons. Un circuit de détection approprié analyse le signal optique de réflexion d'un faisceau sur les parois de séparation, intervalles ou cellules de la barrette porte-échantillons. Le fonctionnement d'ensemble est donné par un programme interne spécifique modifiable. II comprend les phases et séquences principales suivantes . rinçage remplissage de l'organe dispensateurs-doseur pour une séquence ; . remontée des aiguilles réglage de l'écartement . pivotement vers le plateau rotatif arrêt devant une barrette-réceptacle ; détection de présence descente des aiguilles ; . injection dans une cellule d'un volume donné de réactif ; . poursuite de la séquence d'injection dans les autres cellules; . retour vers la position de rinçage . rinçage; . mise en place pour un nouveau remplissage. L'invention exposée ci-dessus ne saurait se limiter aux seuls moyens décrits et modes d'execution, elle en embrasse au contraire toutes les variantes sans apport inventif. REVENDICATIONS 1. Poste de prélèvement et de distribution automatiques simultanés de deux réactifs dosés dans deux réceptacles juxtaposés caractérisé en ce qu'il se compose d'une potence pivotante (1) formée de deux bras distributeurs (2) et (3) à écartement angulaire variable et règlable par un dispositif d'asservissement (4) et mobiles en translation longitudinale par un groupe moto-réducteur (8), lesdits bras étant pourvus chacun en extrémité d'un mécanisme (10) et '(11) de déplacement vertical portant chacun un élément plongeur déplaçable verticalement et relié hydraul iquement chacun à un groupe d'aspiration-distribution (24) ou (24a), chaque bras étant équipé d'un dispositif de détection de proximité et d'un détecteur optique de présence d'un réceptacle sous le bras en vue du prélèvement et de la distribution simultanée de réactifs d'analyse en quantités prédéterminées dans des cellules (26) juxtaposées d'une barrette (2/) porte-échantillons, poste en mouvements circulaires dans un champ de travail constitué par une station de prélèvement (36), une station de distribut ion (39) et une station de rinçage (40). 3. Poste selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément plongeur est une aiguille (21) ou (21a) 3. Poste selon la revendication 1 caractérisé en ce que chacun des mécanismes (1Q) et (11) de déplacement vertical se composent d'une platine inférieure fixe (13), d'une platine intermédiaire mobile (14) solidaire de l'élément plongeur se déplaçant entre une position basse et une position haute par le jeu d'une vis portée par la platine inférieure et les extrémités de chaque bras. 4. Poste selon la revendication 3 caractérisé en ce que les mécanismes (10) et (11) de déplacement vertical portent des détecteurs de fin de course à effet Hall. 5. Poste selon la revendication 3 caractérisé en ce que les mouvements verticaux sont commandés individuellement par un circuit de détection de proximité. 6. Poste selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque groupe d'aspiration-distribution (24) et (24a) est à piston volumétrique. 7. Poste selon la revendication 1 caractérisé en ce que le rinçage s'effectue simultanément pour les deux aiguilles dans un flacon de rinçage (41) par montée du liquide de rinçage le long des aiguilles. 8. Poste selon la revendication 7 caractérisé en ce que le flacon de rinçage (41) présente un corps cylindrique à cavité réceptacle (42) cylindrique centrale et ouverte en extrémité supérieure, ladite cavité étant occupée én position centrale par un bloc de rinçage (43) délimitant avec la paroi latérale de la cavité réceptacle une chambre annulaire de collecte, le bloc de rinçage comportant deux logements cylindriques longitudinaux parallèles ouverts (44) et (45), raccordés à une arrivée (46) de liquide de rinçage dans lesquels pénètrent les aiguilles en vue de leur rinçage. 9. Poste selon les revendications précédentes prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que le dispositif d'asservissement (4) en écartement comprend deux plaquettes fixes de détection (30) et (31) disposées sur un arc de cercle en partie arrière de la potence pivotante, lesdites plaquettes portant chacune un capteur de détection (32) et (33) par exemple à effet Hall, le champ avoisinant ces plaquettes étant balayé par un doigt métallique (34) solidaire d'un bloc de détection (35) porté par l'extrémité du bras mobile en écartement. 10. Poste selon les revendicati6ns précédentes prises dans leur ensemble, caractérisé en ce qu'il comprend sous l'un des bras (2) ou (3) un détecteur optique (62) de réceptacles.