Brevet FR2952312A1 — publié le 20110513

APPAREIL POUR LA VIBRATION DE TUBES CONTENANT DES ECHANTILLONS. L'invention concerne un appareil pour la vibration rapide de tubes contenant des échantillons, en particulier des échantillons biologiques, la vibration rapide des tubes réalisant un broyage, une agitation, une homogénéisation des échantillons. II est en effet déjà connu de broyer des échantillons biologiques (tissus, céréales, cheveux etc.) en enfermant les échantillons dans des tubes qui contiennent également des microbilles de verre, de céramique, d'acier ou autre et en soumettant les tubes fermés de façon étanche à une vibration essentiellement axiale à fréquence élevée, par exemple d'environ 100 Hz, pendant une durée relativement courte de l'ordre de 30 à 60 secondes par exemple. Différents documents dont le document US-A-5,567,050 et le document FR2003/002253 décrivent des appareils pour l'exécution d'un tel procédé. Ils comprennent un plateau circulaire de support des tubes et des moyens d'entraînement du plateau en mouvement oscillatoire autour d'un centre de rotation. Les tubes fixés à la périphérie du plateau à égale distance du centre de rotation sont ainsi déplacés en mouvement alternatif sensiblement curviligne. Théoriquement, la vitesse de rotation de l'arbre de sortie du moteur peut être comprise entre 3000 et 8000 tours par minute et les échantillons sont soumis à des accélérations linéaires de 150 à 400 g, pour leur broyage. Mais ces appareils travaillent sur un grand nombre d'échantillons simultanément (12, 16, 24, 48 échantillons). Ces machines s'adressent à de gros laboratoires qui doivent analyser de façon continue une grande quantité d'échantillons et généralement selon un même protocole. Un exemple typique est donné par les laboratoires intégrés aux abattoirs de bovins pour la détection de l'ESB. Ces laboratoires doivent analyser un échantillon de cerveau de chaque animal et donner le résultat de l'analyse avant la sortie de la carcasse de l'abattoir. Ce sont plus de mille analyses par jour. Beaucoup de laboratoires n'ont pas une telle spécificité. Ils peuvent n'avoir besoin d'un broyage ou d'une agitation d'échantillon qu'une ou deux fois par jour et même moins, ou devoir travailler successivement sur des échantillons différents nécessitant des protocoles différents. Ces laboratoires peuvent également devoir travailler sur des 10 échantillons de volumes différents, par conséquent contenus dans des tubes de tailles différentes, par exemple 2 ml et 7 ml. Pour ces très nombreux laboratoires, l'utilisation d'une machine de 16 ou 24 tubes est possible mais non rentable. La présente invention a notamment pour but d'apporter une solution 15 simple, efficace et économique à ce problème. Elle a pour objet un appareil du type précité, qui permet la vibration rapide de quelques tubes contenant des échantillons à analyser avec une qualité et une efficacité au moins équivalentes à celles des appareils connus. 20 Elle a également pour objet un appareil qui peut fonctionner sans dommage à des fréquences élevées. Elle a encore pour objet un appareil de petite dimension, simple d'usage et d'entretien, qui peut facilement trouver sa place sur une paillasse de laboratoire. 25 Elle propose à cet effet, un appareil pour la vibration rapide de tubes contenant des échantillons, en particulier biologiques, comprenant un support des tubes et des moyens d'entrainement du support pour réaliser un mouvement oscillatoire autour d'un centre d'articulation situé sensiblement perpendiculaire à l'axe des tubes, caractérisé en ce que le 30 support des tubes est lié à une partie fixe de l'appareil par une liaison à deux degrés orthogonaux de liberté en rotation, autour d'axes X et Y dans un repère orthonormé, permettant le mouvement oscillatoire dudit support autour du centre d'articulation tout en restant à une distance constante de ce centre d'articulation. Une autre caractéristique de l'appareil selon l'invention est que le mouvement de vibration du support des tubes, généré par un disque tournant comportant un axe excentré, est transmis au dit support par une biellette fixée sur celui-ci par une chape dont l'axe d'articulation est orthogonal à la longueur du support. Le mouvement transmis aux tubes comportant les échantillons est alors la combinaison d'une trajectoire sensiblement sphérique et en forme de 8. Cette trajectoire a la particularité de produire un balayage complet de l'intérieur des tubes par les billes et réaliser un broyage efficace des échantillons. De préférence, le centre d'articulation du support des tubes est matérialisé par une articulation de type cardan ou chape. La biellette est reliée à l'axe du disque tournant par un roulement à billes rotulant. Sa chape de fixation sur le support lui permet de s'adapter aux déformations dues aux mouvements relatifs entre l'axe du disque d'entrainement et le support. Sa longueur efficace est sensiblement identique à la distance entre son point de fixation sur le support et le centre d'articulation du support sur l'appareil. Dans un autre mode de réalisation, l'ensemble, centre d'articulation, support, biellette est réalisé en une seule pièce d'élastomère ou de polymère. Des inserts, introduits au moulage ou coulage de la pièce, permettent d'assurer une meilleure rigidité en rotation autour de l'axe Z tout en permettant les mouvements autour des axes X et Y et en assurant également la légère capacité d'adaptation de la biellette à la trajectoire de l'axe du disque tournant. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, les tubes sont maintenus sur le support à l'aide de pinces. Avantageusement, ils pourront être légèrement inclinés pour favoriser un balayage total, par les billes, du volume interne des tubes. Dans une définition de base, le support est équipé d'un ensemble de pinces capable de recevoir 2 tubes de petit volume, par exemple 2 ml et/ou 1 tube de grand volume par exemple 7 ml. Dans un mode de réalisation préféré, le disque tournant est entrainé en rotation par un moteur électrique dont l'utilisateur peut régler la vitesse de rotation, par exemple de 3000 à 7000 tr/mn et le temps de fonctionnement, par exemple de 30 s à 180 s. Dans deux variantes offrant le même fonctionnement, la biellette, le disque tournant et le moteur peuvent être placés au dessous ou au dessus 10 du support des tubes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels : 15 - La figure 1 est une vue schématique en perspective d'un mode de réalisation d'un appareil selon l'invention, sans habillage; La figure 2 est une vue schématique en perspective de l'ensemble centre d'articulation, support, biellette, pinces à tubes; - La figure 3 est une vue en plan d'un exemple d'aménagement 20 des composants et de réalisation de l'appareil. Dans le mode de réalisation de la figure 1, l'appareil selon l'invention comprend un châssis 10 dont la partie inférieure est munie de pieds isolants 11 pour reposer sur la paillasse et dont la partie supérieure reçoit un moteur électrique 12 par l'intermédiaire d'une liaison 13 filtrant les 25 vibrations et le support 14 du centre d'articulation 15. Le disque 16, fixé sur l'arbre du moteur 12, est muni d'un axe excentré 17 sur lequel vient se fixer la biellette 19 par l'intermédiaire d'un roulement rotulant 18. La biellette 19 est fixée au support 20 par l'intermédiaire d'une chape 30 22 capable d'imposer au support 20 des mouvements de rotation autour des axes X et Y du centre d'articulation 15. L'articulation 15 est fixée au support 14 à l'aide de paliers 24 de préférence à billes assurant un blocage axial et une seule liberté en rotation autour de l'axe X. Le support 20 est fixé à l'articulation 15 par un palier 25 de préférence à billes ou à rouleaux assurant un blocage axial et une seule liberté en rotation autour de l'axe Y. La pince 21 des tubes 23 est fixée rigidement au support 20. Elle peut recevoir un petit nombre de tubes, compris entre 1 et 5 par exemple. Dans le mode de réalisation représenté en figure 2, le support 20, le centre d'articulation 15, la biellette 19 sont réalisés en une seule pièce en polymère ou élastomère. Des raidisseurs 26 et 27 sont insérés dans le support pour favoriser les articulations autour des axes X et Y du centre d'articulation 15 et bloquer les rotations autour de l'axe Z. Le matériau constituant le support est choisi pour offrir une grande résistance aux flexions successives de l'articulation 15. Les grands avantages de ce mode de réalisation sont le faible coût de réalisation et d'entretien et l'importante réduction du niveau de bruit du à l'absence de pièces mécaniques. Dans le mode de réalisation représenté en figure 3, le support 20 décrit en figure 2 est implanté. Le moteur 12 est placé en oblique au dessus du support 20 et des tubes 23 qui sont inclinés par rapport à la verticale. Cet agencement permet de réaliser un appareil compact et ergonomique. L'ensemble est placé dans un capotage 27 comportant une visière 28. Le basculement de la visière 28 vers l'arrière donne l'accès aux tubes 23 et aux molettes de réglage 29 de la vitesse de rotation du moteur et 30 de la durée de fonctionnement. En outre il interdit l'accès au bouton 31 de mise en marche/arrêt du moteur. Le basculement de la visière vers l'avant, protège l'opérateur et l'environnement, empêche l'accès aux tubes 23, aux molettes 29 et 30 et donc empêche la modification du réglage des paramètres de fonctionnement et autorise l'accès au bouton 31 pour la mise en route/arrêt prématuré de l'appareil. REVENDICATIONS1. Appareil pour la vibration rapide de tubes contenant des échantillons à broyer, comprenant un moteur électrique (12) d'entrainement en rotation d'un disque (16) muni d'un axe excentré (17), caractérisé en ce que les tubes (23) sont portés sensiblement perpendiculaires à l'axe excentré par un support (20) sensiblement parallèle à l'axe excentré, relié à un châssis fixe par une articulation (15) du type cardan à deux axes de rotation (X, Y), perpendiculaires entre eux et dont l'un (Y) est sensiblement parallèle à l'axe excentré (17) et relie le support (20) à l'autre axe (X) de l'articulation (15) qui bloque la rotation du support (20) autour d'un axe (Z) perpendiculaire aux deux autres (X, Y). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support (20) est relié à l'axe excentré (17) par une biellette (19) perpendiculaire dont une extrémité est fixée sur le support (20) par une liaison (22) de type chape et dont l'autre extrémité est une liaison (18) articulée sur l'axe excentré (17). 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la liaison (18) est un roulement à bille rotulant. 4. Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la rotation du disque (16) entraine un mouvement de vibration des tubes (23) autour de l'axe (X) associé à un mouvement de rotation autour de l'axe (Y). 5. Appareil selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la biellette (19) et l'articulation (22) du type chape sont réalisés d'une pièce en matériau élastiquement déformable tel qu'un polymère ou un élastomère. 6. Appareil selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le support (20) est réalisé d'une seule pièce avec la biellette (19) et l'articulation (22) du type chape. 7. Appareil selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le support (20) est réalisé d'une seule pièce avec la biellette (19), l'articulation (22) du type chape et l'articulation (15) de type cardan. 8. Appareil selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le moteur (12) et l'axe excentré (17) s'étendent en oblique au-dessus du support (20) et des tubes (23) qui sont inclinés par rapport à la verticale. 9. Appareil selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la pince (21) et le support (20) portent un petit nombre de tubes (23), compris entre 1 et 5 par exemple. 10. Appareil selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la vitesse de rotation du disque (16) portant l'axe excentré (17) est comprise entre 3000 et 7000 tours / minute environ.