Brevet FR2944263A1 — publié le 20101015

La présente invention concerne le domaine des appareils pour réaliser des analyses médicales. Traditionnellement, de tels appareils, également appelés automates d'analyses, permettent d'automatiser certains protocoles, comme par exemple le pipetage de liquides dans des cartes gel. Ce protocole consiste à verser une quantité de liquide prédéterminée dans un puits réactionnel d'une carte gel contenant un ou plusieurs réactifs. Ce liquide peut par exemple être un échantillon sanguin, ou tout autre type de prélèvement humain. De manière connue, une carte gel est un réceptacle contenant un ou plusieurs puits réactionnels dans lesquels se déroulent des réactions chimiques entre le liquide versé et le ou les réactifs de la carte. Généralement, la quantité de liquide déversée est très petite, de l'ordre d'une dizaine de microlitres de sorte que l'on parle généralement de � dose �. Qui plus est, le remplissage des puits doit respecter certains critères de qualité. Parmi ces critères, on mentionnera pus particulièrement celui relatif à la création d'une poche d'air (air-gap en anglais) entre la dose de liquide dispensée dans le puits et le réactif préalablement présent au fond du puits, ainsi que le critère relatif à l'absence d'éclaboussures de liquide sur la paroi interne du puits. Les éclaboussures proviennent le plus souvent d'un fractionnement plus ou moins important, mais toujours aléatoire, de la dose de liquide dispensée. La présence d'une poche d'air a pour effet d'interdire provisoirement le contact physique entre la dose de liquide dispensée et le réactif. Un intérêt est de maîtriser l'instant à partir duquel la réaction chimique doit débuter. En pratique, les cartes gel sont incubées et centrifugées après la dispense de la dose de liquide conduisant ainsi à la réaction chimique. L'absence d'éclaboussures est quant à elle nécessaire afin d'éviter qu'une fraction de la dose de liquide ne reste accrochée aux parois du puits et soit ainsi soustraite au mélange réactionnel incubé et centrifugé. Pour résoudre le premier problème, le document US 5 780 248 propose l'utilisation d'accessoires consommables en matière plastique, cet accessoire étant constitué par un insert pourvu de six cavités à extrémité inférieure pointue. De plus, les extrémités inférieures des cavités sont munies d'un très petit trou. Cet accessoire est destiné à être manuellement planté dans une carte gel, les extrémités des cavités venant perforer l'opercule obturant les puits de la carte gel. Chacune des cavités de l'accessoire vient se loger dans un puits de la carte gel. Ensuite, une dose de liquide est dispensée dans chacune des cavités de l'accessoire. Grâce à cet accessoire, l'opérateur n'a pas à se soucier de la formation ou non d'une poche d'air, dans la mesure où la cavité isole la dose de liquide dispensée du réactif contenu dans le fond du puits. Il apparaît également que l'utilisation de tels accessoires permet de diminuer la présence d'éclaboussures. Cependant, cette solution présente plusieurs inconvénients : les accessoires doivent être achetés, stockés et manipulés. Qui plus est, l'installation des accessoires sur les cartes gel doit nécessairement se faire manuellement, ce qui se révèle malcommode et peu rapide. Un but de la présente invention est de proposer un dispositif de remplissage d'au moins un réceptacle initialement fermé par un opercule, permettant un remplissage automatique tout en palliant les inconvénients précités. L'invention atteint son but par le fait que le dispositif de remplissage comporte un organe de perçage pour perforer l'opercule, des moyens pour supprimer les charges électrostatiques susceptibles d'être portées par le réceptacle, et des moyens de remplissage pour remplir le réceptacle après perforation de l'opercule et suppression des charges électrostatiques. Les inventeurs ont en effet constaté que la suppression des charges électrostatiques sur le réceptacle permet d'éviter nettement la formation d'éclaboussures sur les parois internes du réceptacle. En effet, il se trouve que les charges électrostatiques portées par le réceptacle ont tendance à disloquer la dose de liquide au moment où elle quitte les moyens de remplissage. Il s'ensuit que certaines fractions de la dose viennent se coller contre la paroi interne du réceptacle, en raison des forces d'attraction créées par les charges électrostatiques. On comprend donc que le dispositif de remplissage selon l'invention permet avantageusement d'éviter la formation d'éclaboussures. De plus, la présente invention ne nécessite pas l'utilisation de consommables contrairement aux dispositifs antérieurs. Un autre intérêt de la présente invention est qu'elle permet un remplissage automatique. Qui plus est, la formation de la poche d'air est favorisée par l'absence de force électrostatique tendant à dévier la dose lâchée par les moyens de remplissage. De préférence, le réceptacle est une carte, du type carte gel, qui comporte une pluralité de puits fermés par l'opercule, chacun des puits contenant un ou plusieurs réactifs. Avantageusement, l'organe de perçage comporte une herse de perçage munie d'une pluralité de pointes de perçage qui sont destinées à pénétrer dans les puits en traversant l'opercule. Un intérêt de la herse est qu'elle permet de percer en une seule fois plusieurs trous dans l'opercule, ces trous étant ceux par lesquels les moyens de remplissage déversent le liquide dans les puits. De préférence, la herse comporte autant de pointes que le nombre de puits de la carte gel, grâce à quoi, l'opération de perçage de l'opercule d'une carte gel est réalisée en une seule fois. De manière particulièrement avantageuse, les moyens pour supprimer les charges électrostatiques comprennent un ioniseur. Ce dernier génère un flux d'ions de charge alternativement positive et négative, ce flux d'ions étant envoyé vers le réceptacle, de préférence après que l'opercule a été perforé. Cette alternance permet de supprimer les charges électrostatiques portées par les puits de la carte gel. De préférence, l'ioniseur est apte et destiné à générer un champ électrique produisant un effet corona. Cet effet corona, connu en soi, est également appelé effet couronne. Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif de remplissage présente une direction d'amenée des réceptacles vers l'organe de perçage et l'ioniseur est constitué d'au moins une rampe d'ionisation s'étendant transversalement par rapport à cette direction d'amenée. Cette rampe est de préférence disposée au plus près de la zone de perçage afin d'ioniser la carte gel aussitôt l'opercule percé. De plus, l'ioniseur comporte préférentiellement une pluralité d'électrodes visant une zone dans laquelle le réceptacle est destiné à se trouver lors du perçage de l'opercule dudit réceptacle. Sans sortir du cadre de la présente invention, on pourrait également utiliser un ioniseur pourvu de moyens pour souffler l'air ionisé vers la carte gel. De préférence la rampe d'ionisation s'étend entre les deux bras mobiles qui portent la herse de perçage, grâce à quoi il est possible d'ioniser la carte gel immédiatement après l'opération de perçage. L'invention concerne également un automate d'analyses médicales comportant au moins un réceptacle qui comprend une pluralité de puits contenant un ou plusieurs réactifs tout en étant fermés par au moins un opercule, des moyens pour amener ledit réceptacle vers un dispositif de remplissage selon l'invention, et des moyens pour analyser les réactions chimiques susceptibles de se dérouler dans les puits du réceptacle après que les moyens de remplissage ont déversé une quantité de liquide dans chacun des puits. De préférence l'automate comporte une pluralité de réceptacles constitués par des cartes gel similaires ou différents les unes des autres. Avantageusement, l'automate selon l'invention comporte en outre une station de contrôle pour vérifier le positionnement du liquide déversé dans les puits par les moyens de remplissage. De préférence, cette station de contrôle comporte une caméra ainsi que des moyens de traitement d'images permettant d'identifier la présence ou non d'une poche d'air et d'éventuelles éclaboussures. L'invention concerne également un procédé de remplissage d'un réceptacle muni d'une pluralité de puits fermés par un opercule, comprenant : une étape de perçage de l'opercule du réceptacle afin d'ouvrir les puits; une étape de suppression des charges électrostatiques susceptibles d'être portées par le réceptacle ; et une étape de remplissage au cours de laquelle une quantité de liquide est déversée dans chacun des puits du réceptacle. De préférence, ce procédé est mis en oeuvre par le dispositif de remplissage conforme à la présente invention. Avantageusement, l'étape de suppression des charges électrostatiques consiste à ioniser les puits du réceptacle en générant un champ électrique produisant un effet corona. De préférence, mais pas nécessairement, l'étape de suppression des charges électrostatiques est réalisée après l'étape de perçage. Un intérêt est de pouvoir ioniser l'air contenu à l'intérieur des puits. Avantageusement, l'étape de remplissage des puits est réalisée avec au moins une pipette, et lors de cette étape de remplissage, ladite pipette s'étend de manière coaxiale à l'un des puits. Un intérêt est d'éviter que l'extrémité de la pipette ne vienne en contact avec des gouttelettes de réactif pouvant se trouver sur la paroi interne du puits, et donc d'éviter toute contamination de la pipette. Selon l'invention, un moyen complémentaire d'éviter la contamination de la pipette est de placer l'extrémité inférieure de la pipette légèrement en dessous de l'opercule lors de l'étape de remplissage. De préférence, l'extrémité inférieure de la pipette est placée à quelques millimètres sous l'opercule. Préférentiellement, lors de l'étape de remplissage, on crée une poche d'air (air-gap) entre le liquide déversé et un autre liquide préalablement présent dans les puits. Autrement dit, on crée une poche d'air entre le réactif contenu dans chacun des puits et les doses déversées. Enfin et de manière avantageuse, le procédé selon l'invention comporte en outre une étape de vérification du positionnement du liquide déversé à l'issue de l'étape de remplissage. On vérifie principalement la bonne réalisation des poches d'air. L'invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un mode de réalisation représenté à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins, sur lesquels : la figure 1 illustre de manière schématique un automate d'analyses médicales conforme à l'invention, qui comporte un dispositif de remplissage selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de face d'un réceptacle destiné à être utilisé avec l'automate de la figure 1 ; la figure 3 est une vue en perspective d'un mode de réalisation préféré du dispositif de remplissage selon l'invention ; la figure 4 est une vue de détail de la rampe d'ionisation du dispositif de remplissage de la figure 3 ; et la figure 5 montre la formation d'une poche d'air entre le réactif contenu dans un puits du réceptacle de la figure 2 et une dose de liquide dispensée par une pipette de l'automate de la figure 1. Sur la figure 1, on a représenté de manière très schématique et non limitative un automate d'analyses médicales 10 conforme à l'invention. Cet automate 10 utilise des réceptacles consommables, en l'espèce des cartes gel 12 munies de puits 14, bien connues par ailleurs. En se référant à la figure 2, on constate que chacune des cartes gel 12 de cet exemple comporte six puits 14 débouchant dans une paroi supérieure 12a de la carte gel. Ces puits 14 présentent donc des ouvertures 16 formées dans la paroi supérieure 12a de la carte gel, ces ouvertures 16 étant initialement obturées par un opercule 18 qui s'étend selon une direction longitudinale L de la carte gel 12. Dans cet exemple, l'opercule 18 consiste en une bande mince scellée à la paroi supérieure de la carte gel 12. Comme on le comprend à l'aide de la figure 2, chaque puits 14 de la carte gel 12 contient de manière connue en soi un réactif R, ce réactif pouvant être différent d'un puits à l'autre. Plus précisément, chaque puits 14 est constitué d'une cavité supérieure 14a de forme sensiblement cylindrique reliée à une cavité inférieure 14b également de forme sensiblement cylindrique par l'intermédiaire d'une cavité intermédiaire tronconique. La cavité supérieure 14a présente un diamètre sensiblement plus grand que celui de la cavité inférieure 14b, et les cavités supérieure 14a et inférieure 14b sont coaxiales d'axe commun A. Comme on le voit sur la figure 2, le réactif est contenu dans la cavité inférieure 14b, le niveau de réactif étant situé légèrement en dessous de l'extrémité supérieure de la cavité inférieure 14b, tandis que la cavité supérieure 14a initialement vide, débouche dans la paroi supérieure 12a de la carte gel 12. Il se trouve que les cartes gel 12, réalisées en matière plastique, ont une propension à porter des charges électrostatiques C+, C on pense qu'elles sont générées lors des chocs que peuvent subir les cartes gel 12 lors de leur manutention. En se référant à nouveau à la figure 1, on constate que l'automate comporte un convoyeur 50 qui permet de déplacer les cartes gel 12 l'automate 10 selon une direction d'amenée D. Bien évidemment tout autre type de convoyeur peut être utilisé sans sortir du cadre de la présente invention. Considérée selon cette direction d'amenée D, l'automate 10 comporte successivement un dispositif de remplissage 100 conforme à l'invention, une station de contrôle 200 pour vérifier le positionnement du liquide déversé dans les puits par le dispositif de remplissage, une roue centrifuge 300 puis des moyens 400 pour analyser les réactions chimiques susceptibles de se dérouler dans les puits de la carte gel. Les cartes gel 12 sont tout d'abord amenées vers le dispositif de remplissage 100, ce dernier étant destiné à remplir les puits des cartes gel 12 avec un liquide dans une quantité prédéterminée. Pour ce faire, le dispositif de remplissage 100 selon l'invention comporte tout d'abord un organe de perçage 110 pour perforer les opercules 18 des cartes gel. Selon un aspect essentiel de l'invention, le dispositif de remplissage 100 comporte en outre des moyens 120 pour supprimer les charges électrostatiques susceptibles d'être portées par les cartes gel. Et bien évidemment, le dispositif de remplissage comporte également des moyens de remplissage 130 pour remplir les puits des cartes gel après perforation de l'opercule et suppression des charges électrostatiques. Il est précisé que, selon le mode préféré de l'invention, les moyens de remplissage 140 sont automatiques. Toutefois et sans sortir du cadre de la présente invention, ils pourraient aussi être constitués d'une pipette manuelle manipulée par un opérateur. L'organe de perçage 110 et les moyens 120 pour supprimer les charges électrostatiques vont tout d'abord être décrits plus en détail à l'aide des figures 3 et 4. L'organe de perçage 110 comporte une herse de perçage 112 qui est munie de six pointes 114, ces pointes étant destinées à pénétrer dans les puits de la carte gel en traversant l'opercule 18 de façon à créer une série de trous 17 dans l'opercule. Les cartes gel 12 comportant également six puits 14, on comprend que la herse 112 permet de réaliser en une seule fois six trous 17 dans l'opercule de chacune des cartes gel 12. Comme on le voit sur la figure 3, cette herse 112 s'étend transversalement par rapport à la direction d'amenée D. Qui plus est, les pointes 114 de la herse 112 présentent de préférence des méplats 114a afin de favoriser le perçage de l'opercule 18. Par ailleurs, une paire de lames-ressort 116 s'étendant entre les pointes 114 est prévue pour faciliter le dégagement de la herse de perçage 112 après la perforation de l'opercule 18. Enfin, on précise que la herse 112 est verrouillée à un support de herse 113 par un organe de verrouillage 118 permettant de démonter la herse 112. Par ailleurs, ce support de herse 112 comporte deux bras mobiles 113a, 113b entre lesquels s'étend la herse 112, ces bras étant quant à eux reliés à des bielles 115 pivotantes qui permettent d'amener la herse 112, selon un mouvement de translation circulaire, depuis une position de repos (représentée sur la figure 3) vers une position de travail dans laquelle les pointes 114 perforent l'opercule 18 de la carte gel. Selon un aspect avantageux de l'invention, les moyens 120 pour supprimer les charges électrostatiques comprennent un ioniseur 122 constitué ici par une rampe d'ionisation qui est alimentée par des moyens d'alimentation conventionnels non représentés ici. Cette rampe d'ionisation 122 est immobile par rapport à l'automate et s'étend transversalement par rapport à la direction d'amenée D entre les bras 113a et 113b du support de herse 113. Comme on le voit sur la figure 3, la rampe d'ionisation 122 se situe en dessous des pointes 114 de la herse 112 lorsque cette dernière se trouve dans sa position de repos. Cette rampe 122 est également arrangée de telle sorte que les pointes 114 de la herse 112 ne touchent pas la rampe lors du déplacement de la herse 112 vers sa position de travail. Par ailleurs, on voit sur la figure 3 que la rampe d'ionisation 122 comporte plusieurs électrodes 124, en l'espèce cinq, faisant saillie depuis le fond d'une gorge longitudinale 126. En se référant maintenant à la figure 4, on constate que la rampe d'ionisation 122 est montée sur un support 128 ayant un pied de fixation 129. La rampe est inclinée d'environ 60° par rapport à la verticale de sorte que les électrodes 124 de la rampe visent une zone dans laquelle la carte gel se trouve lors de l'opération de perçage de l'opercule 18. De préférence, la distance entre la rampe d'ionisation et les ouvertures 16 des puits 14 est comprise entre 15 et 30 mm. En l'espèce, les électrodes 124 de la rampe d'ionisation 122 servent à générer un champ électrique E, du type corona, autour des puits 14 de la carte gel 12. Pour ce faire, on peut choisir par exemple une alimentation de type auto-transformateur délivrant une onde sinusoïdale, de fréquence 50Hz, de différence de potentiel 4KV et de sortance 2.5mA sur chaque électrode. On va maintenant expliquer le procédé de remplissage mis en oeuvre par le dispositif de remplissage 100 selon l'invention. Comme on le voit sur la figure 3, les cartes gel 12 sont successivement amenées à proximité de l'organe de perçage 110, dans un logement 102 s'étendant de manière transversale par rapport à la direction d'amenée D, de telle manière que, pendant l'opération de perçage, la carte gel 12 est maintenue dans un plan vertical transversal à la direction d'amenée D. Lorsque l'organe de perçage 110 est actionné, la herse 112 bascule dans sa position de travail selon le mouvement de translation circulaire décrit ci-dessus, de sorte que les pointes 114 de la herse 112 viennent perforer l'opercule 18. Ensuite, la herse 112 est ramenée dans sa position de repos telle que représentée sur la figure 3. A l'issue de l'étape de perçage, l'opercule 18 est percé de six trous 20 à l'endroit des puits 14. Après cette étape de perçage, la rampe d'ionisation est activée de manière à générer un champ électrique à effet corona autour des puits 14. Comme expliqué ci-dessus, ce champ électrique à effet corona génère un air ionisé qui a pour effet de supprimer les charges électrostatiques C+, C" éventuellement portées par les puits des cartes gel 12. De préférence, la durée d'ionisation des puits 14 est comprise entre 1 et 1,5 secondes. Après l'étape d'ionisation, la carte gel 12 est amenée vers les moyens de remplissage 170. Ces derniers comportent au moins une pipette 132 visible sur la figure 5. Comme on le voit sur cette figure, la pipette 132 est insérée successivement dans chacune des cavités supérieures 14a des puits 14 par les trous 20 formés dans l'opercule 18 à la suite de l'opération de perçage. Lors de l'insertion de la pipette dans l'un des puits 14 à travers le trou 20, l'extrémité inférieure 132a de la pipette est amenée à quelques millimètres en dessous de l'opercule, tandis que la pipette est disposée de manière coaxiale par rapport à ce puits. Ensuite la pipette 132 déverse une dose 134 de liquide, soit environ 10 �l, dans la cavité supérieure 14a, comme cela a été représenté sur la figure 5 pour le puits situé près du bord gauche de la carte gel 12. Très préférentiellement, on fait en sorte de créer une poche d'air 136 entre la dose 134 et le réactif contenu dans la cavité inférieure 14b des puits 14. Cette poche d'air se situe essentiellement en bas de la cavité intermédiaire tronconique. A l'issue de l'étape de remplissage, la carte gel 12 est amenée dans la station de contrôle 200 afin de vérifier la présence de poches d'air 136. Après cela, la carte gel 12 est incubée puis centrifugée grâce à la roue centrifuge 300. Le résultat des réactions chimiques ayant lieu dans les puits 14 est ensuite analysé à l'aide des moyens 400 d'analyse de réactions chimiques. De tels moyens, connus par ailleurs, comportent généralement un lecteur permettant de visualiser le résultat de la ou des réactions dans les puits 14 de la carte gel 12. REVENDICATIONS1. Dispositif de remplissage (100) d'au moins un réceptacle (12) initialement fermé par un opercule (18), ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte un organe de perçage (110) pour perforer l'opercule, des moyens (120) pour supprimer les charges électrostatiques susceptibles d'être portées par le réceptacle, et des moyens de remplissage (130) pour remplir le réceptacle après perforation de l'opercule et suppression des charges électrostatiques (C+, C). 2. Dispositif de remplissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réceptacle est une carte (12) qui comporte une pluralité de puits (14) fermés par l'opercule (18), chacun des puits contenant un ou plusieurs réactifs (R). 3. Dispositif de remplissage selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe de perçage (120) comporte une herse de perçage (112) munie d'une pluralité de pointes de perçage (114) qui sont destinées à pénétrer dans les puits en traversant l'opercule. 4. Dispositif de remplissage selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens de remplissage comportent au moins une pipette (132). 5. Dispositif de remplissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens pour supprimer les charges électrostatiques (120) comprennent un ioniseur (122). 30 6. Dispositif de remplissage selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il présente une direction d'amenée (D) du réceptacle vers l'organe de perçage, et en ce que l'ioniseur est constitué d'une rampe d'ionisation (122) s'étendant transversalement par rapport à cette direction d'amenée. 35 7. Dispositif de remplissage selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'ioniseur (122) comporte une pluralité d'électrodes (134) visant une zone dans laquelle le réceptacle (12) est destiné à se trouver lors du perçage de l'opercule dudit réceptacle. 8. Dispositif de remplissage selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'ioniseur (122) est destiné à générer un champ électrique (E) produisant un effet corona. 10 9. Automate d'analyses médicales (10) comportant au moins un réceptacle (12) qui comprend une pluralité de puits (14) contenant un ou plusieurs réactifs tout en étant fermés par au moins un opercule (18), des moyens (50) pour amener ledit réceptacle vers un dispositif de remplissage (100) selon l'une quelconque des 15 revendications 1 à 8, et des moyens (400) pour analyser les réactions chimiques susceptibles de se dérouler dans les puits du réceptacle après que les moyens de remplissage (130) ont déversé une quantité de liquide dans chacun des puits. 20 10. Automate selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une station de contrôle (200) pour vérifier le positionnement du liquide déversé dans les puits par les moyens de remplissage (130). 25 11. Procédé de remplissage d'un réceptacle (12) muni d'une pluralité de puits fermés par un opercule, caractérisé en ce qu'il comprend : une étape de perçage de l'opercule du réceptacle afin d'ouvrir les puits; une étape de suppression des charges électrostatiques 30 susceptibles d'être portées par le réceptacle ; et une étape de remplissage au cours de laquelle une quantité de liquide est déversée dans chacun des puits du réceptacle. 12. Procédé de remplissage selon la revendication 11, caractérisé en ce 35 que l'étape de suppression des charges électrostatiques consiste à5ioniser les puits du réceptacle en générant un champ électrique produisant un effet corona. 13. Procédé de remplissage selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que l'étape de suppression des charges électrostatiques est réalisée après l'étape de perçage. 14. Procédé de remplissage selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que l'étape de remplissage des puits est réalisée avec au moins une pipette, et en ce que, lors de cette étape de remplissage, ladite pipette s'étend de manière coaxiale à l'un des puits. 15. Procédé de remplissage selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que l'étape de remplissage est réalisée avec au moins une pipette présentant une extrémité inférieure, et en ce que, lors de cette étape de remplissage, l'extrémité inférieure est placée légèrement en dessous de l'opercule. 16. Procédé de remplissage selon l'une quelconque des revendications 11 à 15, caractérisé en ce que, lors de l'étape de remplissage, on crée une poche d'air entre le liquide déversé et un autre liquide préalablement présent dans les puits. 17. Procédé de remplissage selon l'une quelconque des revendications 11 à 16, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de vérification du positionnement du liquide déversé à l'issue de l'étape de remplissage.