Brevet FR2779827A1 — publié le 19991217

_ - _2779827 La présente invention concerne un appareil d'analyse automatique utilisable notamment à la détermination des temps de modification de l'état physique d'un milieu fluide. Elle s'applique tout particulièrement, mais non exclusivement, à la détermination du temps de coagulation du sang conformément à un processus selon lequel l'échantillon de sang est disposé dans le fond d'une cuvette contenant une bille ferromagnétique entraînée dans un mouvement périodique sous l'effet d'un champ magnétique extérieur. Les modifications des mouvements de la bille ferromagnétique (par exemple les variations d'amplitude et/ou de fréquence) qui sont représentatives des changements de l'état physique du sang, sont alors détectées à l'aide de moyens appropriés (optoélectronique - inductif, capacitif, densitométrique). Le principe d'une telle détection se trouve exposé dans le brevet européen No EP 88403279.8 déposé au nom de la Société SERBIO S.A. Dans un appareil d'analyse à cadence élevée de ce genre (de l'ordre de 360 tests/heure), chaque cuvette, à usage unique, présente une forme parallélépipédique de faibles dimensions, dont le fond incurvé constitue le chemin de roulement de la bille, tandis que la face opposée au fond présente une ouverture. Ces godets sont disposés côte à côte et fixés de façon détachable sur une bande de support souple qui obture temporairement leurs -2- ouvertures. La bande équipée de godets peut être enroulée sur une bobine pouvant s'engager sur un moyeu prévu dans un compartiment de stockage et de distribution d'un automate. Dans ce type de machines automatiques dont le taux de défaillance toutes causes confondues est de l'ordre de 3 interventions/an, les godets sont extraits de la bande pour être ensuite disposés en des emplacements appropriés à l'intérieur de l'automate. Ces machines comprennent donc des moyens de préhension et de transfert automatiques relativement complexes, cause de défaillances, et coûteux. Elles conviennent aux laboratoires ayant des nombres importants de tests à effectuer, en rapport avec les cadences précédemment évoquées et qui possèdent une culture et une compétence en automatismes de laboratoires. Parallèlement, il existe, à l'usage des petits laboratoires qui ne possèdent pas de compétences particulières en automatismes, des machines manuelles ou semi-automatiques présentant une grande fiabilité (taux d'intervention suite à des défaillances, toute cause confondue, de l'ordre de 1 intervention/10 ans). Il s'avère qu'entre les deux types d'appareils précédemment évoqués, il existe un marché inoccupé correspondant à des machines automatiques de taille petite et moyenne pouvant fonctionner à des cadences de l'ordre de 60 à 120 tests/heure et devant présenter une grande fiabilité du fait de la structure et de la compétence des laboratoires auxquels ces machines s'adressent. Par ailleurs, la complexité des solutions utilisées pour l'automatisation et ses coûts correspondants, constituent un frein à la diffusion dans les petits et moyens laboratoires. Cette complexité est principalement due aux manipulations des cuvettes, nécessaires dans le cycle d'analyse pour effectuer leur préhension, les détacher du film, les amener dans le puits de mesure et pour les extraire en fin de mesure en vue de les rejeter dans un compartiment de décharge, étant entendu que ces manipulations s'avèrent nécessaires en 3 2779827 raison de la nature des moyens utilisés pour la détermination du temps de coagulation du sang. L'invention a donc plus particulièrement pour but la réalisation d'un appareil de conception plus simple et moins coûteuse et qui autorise cependant des cadences suffisantes de manière à pouvoir occuper le domaine des appareils de dimensions petites et moyennes. A cet effet, elle propose d'utiliser pour la détection des mouvements de la bille une caméra électronique dirigée vers la cuvette et un processeur apte à détecter à partir de l'image de la cuvette, les modifications des mouvements de la bille qui se trouve entraînée sous l'effet du champ magnétique extérieur. Avantageusement, la caméra électronique sera disposée au-dessous de la cuvette, les moyens électromagnétiques destinés à engendrer le champ magnétique extérieur étant alors disposés latéralement, dans l'axe de déplacement de la bille. Il s'avère que cette association caméra/moyens électromagnétiques se prête particulièrement bien à la détection en ligne des mouvements des billes contenues dans les cuvettes. Dans ce cas, les cuvettes, qui demeurent fixées à la bande support souple, sont entraînées selon un mouvement pas à pas, voire même éventuellement continu, le long d'un trajet passant successivement par un poste de pipetage dans lequel s'effectue une injection de produit réactif, un poste de détection comprenant des moyens électromagnétiques placés latéralement, de part et/ou d'autre de la bande, et au moins une caméra électronique disposée sous le trajet des cuvettes dans la zone d'émission du champ magnétique, et un poste de stockage des cuvettes usagées. Le poste de pipetage pourra avantageusement comprendre une pipette mobile à la fois verticalement et selon un trajet circulaire horizontal de manière à -4- pouvoir occuper une position d'injection située au droit du trajet des cuvettes afin de permettre l'injection de réactifs à l'intérieur de celles-ci, une position de rinçage située au droit d'une cuve de rinçage et au moins une position de prélèvement de réactif située au droit d'une aire de prélèvement d'un distributeur de réactif. Ce distributeur de réactif pourra consister en un carrousel comprenant une pluralité de cuves de réactif mobiles selon un trajet circulaire de manière à pouvoir être amenées successivement dans l'aire de prélèvement. Un mode d'exécution de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une représentation schématique d'un appareil d'analyse automatique de dimension moyenne; La figure 2 est une vue en perspective schématique d'une cuvette montée sur sa bande; La figure 3 est une vue schématique de dessus de la bande équipée de ses cuvettes lors de son passage par les postes d'incision, de pipetage et de détection; La figure 4 est une coupe schématique verticale selon A/A de la figure 3; La figure 5 est une vue schématisant les déplacements de la bille contenue dans une cuvette, à l'intérieur du champ d'une caméra; La figure 6 est un graphique montrant l'amplitude des mouvements de la bille en fonction du temps. 2779827 Dans cet exemple, l'appareil d'analyse automatique 1 fait intervenir une alimentation en cuvettes comportant une bobine 2 sur laquelle est enroulée une bande B portant une pluralité de cuvettes C. Es Comme illustré sur la figure 2, les cuvettes C réalisées par moulage d'une matière plastique transparente, présentent chacune un corps de forme plate parallélépipédique dont le fond incurvé FI constitue un chemin de roulement pour une bille BE en matériau ferromagnétique. A l'opposé de ce fond FI, la cuvette C présente une ouverture au niveau de laquelle ses deux bords opposés BOI, B02 sont prolongés à angle droit par deux rebords respectifs RI, R2 munis chacun d'une protubérance cylindrique PC s'étendant du côté opposé au corps. Ces deux protubérances sont destinées à venir s'engager à force dans deux trous respectifs TR respectivement prévus sur les deux bordures latérales de la bande B. La bobine 2 est montée rotative à l'intérieur d'un réceptacle de manière à permettre un déroulement de la bande B selon un trajet rectiligne passant successivement par un poste d'incision 3 de la bande B (dans le cas o la bande n'est pas déjà préincisée), un poste de pipetage 4, un poste de détection , puis un poste de récupération 6 de la bande B munie des cuvettes usagées. Le fonctionnement de ces différents postes est géré par un processeur P comportant une unité centrale ainsi que des périphériques tels que, par exemple, un ensemble écran 8/clavier 9. L'entraînement de la bande B le long de son trajet est assuré au moyen d'un mécanisme d'entraînement pas à pas faisant intervenir deux bandes sans fin Bl, B2 guidées par des galets et prenant appui sur les faces latérales des cuvettes C portées par la bande B. -6- Le poste de pipetage 4 est desservi par une pipette verticale automatisée 10, mobile en hauteur, de manière à pouvoir prendre une position basse de pipetage ou de rinçage et une position haute permettant ses déplacements dans un plan horizontal. Cette pipette 10 est fixée à l'une des extrémités d'un bras 11 monté rotatif, par son autre extrémité, autour d'un axe vertical 12. L'entraînement en rotation du bras 11 est assuré par un servomoteur commandé par le processeur P. Grâce à ce mécanisme particulièrement simple, la pipette 10 peut être amenée successivement à l'aire de pipetage du poste de pipetage 4, à une aire de rinçage 13 diamétralement opposée, équipée d'une ou plusieurs cuves de rinçage et à deux aires de prélèvement 14, 15 disposées symétriquement par rapport à l'axe passant par l'aire de pipetage 4 et l'aire de rinçage 13. Les aires de prélèvement 14, 15 sont situées dans le trajet de récipients RI, R2 portés par deux carrousels respectifs CRI, CR2 mobiles en rotation autour de deux axes verticaux 17, 18 et commandés par deux servomoteurs pilotés par le processeur P. L'un de ces carrousels CRI est destiné à contenir les récipients RI d'échantillons sanguins à analyser tandis que l'autre CR2 contient des récipients R2 affectés aux différents réactifs utilisables dans le cadre des analyses que l'on veut effectuer. Bien entendu, le processeur P est programmé de manière à commander des séquences de pipetage appropriées à la nature des analyses à effectuer, et pouvant comprendre successivement: - un rinçage préalable de la pipette 10, - le prélèvement d'une dose d'échantillons contenu dans l'un des récipients RI du carrousel CRI, 7 2779827 - l'injection de cette dose dans une cuvette C située dans le poste de pipetage 4, - le rinçage de la pipette 10, - le prélèvement d'une dose de réactif contenu dans l'un des récipients R2 du carrousel CR2, l'injection de cette dose de réactif dans la cuvette C, l'identification des échantillons sanguins à analyser ainsi que celle des réactifs s'effectue automatiquement grâce à un lecteur de code à barres 19 apte à effectuer la lecture de codes à barres présents sur les récipients RI, R2 portés par les carrousels CRI, CR2. Dans cet exemple, on utilise pour ces lectures un lecteur de codes à barres unique 19 monté à l'extrémité d'un bras 20 pivotant autour d'un axe vertical 21 de manière à pouvoir occuper trois positions, à savoir: - une position Pl de lecture des codes à barres des récipients RI du carrousel CRI, - une position P2 de lecture des codes à barres des récipients R2 du carrousel CR2, et - une position P3 de lecture de récipients placés par l'opérateur dans un poste de lecture, par exemple en vue de la saisie des informations exploitées par le processeur dans le cadre du fonctionnement de l'appareil. Le poste de mesure 4 comprend ici trois unités de mesures successives comprenant chacune (figures 3 et 4): - un couple d'électroaimants coaxiaux El, E' - E2, E'2 - E3, E'3 situés de part et d'autre de la bande B, au droit des faces latérales des cuvettes C, et - une caméra électronique CM", CM3 dont l'objectif est situé au-dessous des cuvettes C portées par la bande B. O-- 2779827 Les électroaimants El, E' - E2, E'2- E3, E'3 sont excités par un circuit de puissance PR piloté par le processeur P de manière à engendrer un champ magnétique impulsionnel susceptible d'entraîner la bille BE selon un déplacement alternatif au fond de la cuvette C. La caméra CM, - CM3 est couplée au processeur P qui analyse, en temps réel, l'image grâce à un logiciel approprié, de manière à mesurer l'amplitude a des oscillations de la bille BE et déterminer l'instant critique o cette amplitude s'abaisse en dessous d'un seuil déterminé (par exemple 50 % de l'amplitude initiale) (figures 5 et 6). Bien entendu, le processeur P effectue un comptage du temps entre le moment o le réactif a été injecté dans la cuvette C et cet instant critique, de manière à en déduire un temps de coagulation. L'emploi de plusieurs unités de mesure échelonnées sur le trajet de la bande B présente l'avantage d'autoriser une plus grande souplesse de fonctionnement et surtout d'étendre considérablement la plage des temps de coagulation des échantillons sanguins à analyser. Bien entendu, les déplacements pas à pas de la bande sont synchronisés avec les temps de fonctionnement de chacun des postes de l'appareil et notamment avec les impulsions de champ magnétique engendrées par les bobines. Eventuellement, le poste de pipetage pourra être situé en un même emplacement que le poste de mesure. Bien entendu, l'invention ne se limite pas au mode d'exécution précédemment décrit. Ainsi, par exemple, chaque caméra pourra présenter un champ incluant plusieurs cuvettes excitées chacune par un couple d'électroaimants distinct, de 9 2779827 manière à suivre la cuvette sur une avance de plusieurs pas avec un processeur P programmé de manière à détecter simultanément les déplacements des billes de différentes cuvettes. - 10- 2779827 Revendications 1. Appareil d'analyse automatique du type dans lequel un échantillon liquide à analyser est disposé dans une cuvette (C) contenant une bille ferromagnétique (BE) entraînée dans un mouvement périodique sous l'effet d'un champ magnétique, des moyens étant prévus pour détecter les mouvements de la bille (BE) représentatifs de l'état physique de l'échantillon, caractérisé en ce que les susdits moyens de détection comprennent une caméra électronique (CM, à CM3) orientée vers la cuvette (C) et un processeur (P) apte à détecter à partir de l'image de la cuvette (C) les modifications des mouvements de la bille (BE). 2. Appareil d'analyse selon la revendication 1, caractérisé en ce que la caméra électronique (CM, à CM3) est disposée au- dessous de la cuvette (C), les moyens électromagnétiques (El à E3, E'i à E'3) destinés à engendrer le champ magnétique étant disposés latéralement, dans l'axe de déplacement de la bille (BE). 3. Appareil d'analyse selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il utilise une pluralité de cuvettes fixées sur une bande support (B) défilant dans un poste de détection (5) comportant au moins une caméra électronique (CM, à CM3) située au-dessous des cuvettes (C) et des moyens électromagnétiques (El à E3, E' à E'3) placés latéralement par rapport à la bande (B), le mouvement de défilement de la bande (B) étant de type pas à pas ou même continu. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la bande (B) suit un trajet rectiligne passant successivement par un poste d'incision de la bande (B) éventuel, un poste de pipetage (4), un poste de détection (5) et un poste de récupération (6) de la bande munie de ses cuvettes usagées. -Il I2779827 5. Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le poste de pipetage (4) est desservi par une pipette verticale (10) mobile en hauteur fixée à l'une des extrémités d'un bras (11) monté rotatif autour d'un axe vertical de manière à pouvoir être amené par rotation successivement, à l'aire de pipetage, à une aire de rinçage et à deux aires de prélèvement (14, 15). 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les aires de prélèvement (14, 15) sont situées dans le trajet de récipients (Rl, R2) portés par deux carrousels respectifs (CRI, CR2) mobiles en rotation autour de deux axes verticaux (17, 18) commandés par deux servomoteurs, l'un des carrousels (CRI) étant destiné à contenir les récipients (RI) d'échantillons sanguins, tandis que l'autre (CR2) contient des récipients (R2) affectés aux réactifs utilisables dans le cadre des analyses que l'on veut effectuer. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un processeur (P) programmé de manière à commander des séquences de pipetage comportant successivement: - un rinçage préalable de la pipette (10), - le prélèvement d'une dose d'échantillons contenu dans l'un des récipients (RI) du carrousel (CRI), - l'injection de cette dose dans une cuvette (C) située dans le poste de pipetage (4), - le rinçage de la pipette (10), le prélèvement d'une dose de réactif contenu dans l'un des récipients (R2) du carrousel (CR2), - l'injection de cette dose de réactif dans la cuvette (C). -12- 2779827 - 12- 8. Appareil selon la revendication 7, - caractérisé en ce que l'identification des échantillons sanguins à analyser ainsi que celle des réactifs s'effectue automatiquement grâce à un lecteur de code à barres (19) apte à effectuer la lecture de codes à barres présents sur les récipients (Rl, R2) portés par les carrousels (CR1, CR2). 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend un lecteur de codes à barres unique (19) monté à l'extrémité d'un bras (20) pivotant autour d'un axe vertical (21) de manière à pouvoir occuper trois positions, à savoir: - une position (Pl) de lecture des codes à barres des récipients (RI) du carrousel (CRI), - une position (P2) de lecture des codes à barres des récipients (R2) du carrousel (CR2), et - une position (P3) de lecture de récipients placés par l'opérateur dans un poste de lecture, par exemple en vue de la saisie des informations exploitées par le processeur dans le cadre du fonctionnement de l'appareil. 10. Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le champ de la caméra (CM, - CM3) inclut plusieurs cuvettes (C) excitées chacune par des moyens électromagnétiques distincts. 11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que le processeur (P) est programmé de manière à détecter simultanément les déplacements des billes (BE) desdites cuvettes (C).