Brevet FR3002465A1 — publié le 20140829

Dispositif de prélèvement simultané et de transfert de multiples échantillons La présente invention concerne un dispositif de prélèvement simultané d'échantillons de volume ajustable, dans une pluralité de contenants rapprochés, de section pouvant être inférieure à un centimètre carré et le transfert de ces échantillons dans une pluralité d'autres contenants. Ce dispositif déplace longitudinalement, l'une par rapport à l'autre, sur une longueur définie, une pluralité de tubes et une pluralité d'axes, chaque axe passant dans un de ces tubes et pouvant pivoter dans les deux sens. Ces axes sont notamment pourvus près de leur extrémité libre d'une zone amincie, limitée par au moins une zone vers l'extrémité libre, ajustée au diamètre intérieur des tubes et se terminant par une partie qui peut être striée.et/ou pointue et/ou tranchante. Domaine d'application : Ce dispositif est en premier lieu, mais pas exclusivement, destiné à prélever simultanément des échantillons dans une pluralité de contenants de petit diamètre, pouvant être proches les uns des autres, par exemple dans une microplaque, puis à déposer les échantillons prélevés dans une pluralité d'autres contenants, par exemple une autre microplaque, pour l'extraction des acides nucléiques et/ou des protéines. Ce dispositif est particulièrement utile si la quantité de produit dans les contenants primaires est trop importante, pour passer directement à l'étape d'extraction des molécules. Les échantillons prélevés ont sensiblement le même volume, qui est ajustable, même si les volumes de produits dans les contenants sont différents. Ce dispositif permet d'économiser des réactifset de faciliter les opérations d'extraction des acides nucléiques et des protéines représentatifs de ces produits en assurant une meilleure qualité d'extraction tout en permettant la traçabilité rigoureuse des échantillons. Un élément préleveur est constitué d'un tube et d'un axe passant dans le tube, ces deux éléments étant déplacés longitudinalement l'un par rapport à l'autre. L'axe peut pivoter grâce à un dispositif décrit dans la demande de brevet d'invention n° 12 01509 déposée le 25 mai 2012 à l'Institut National de la Propriété Industrielle, concernant un dispositif de broyage d'échantillons en micro plaque. Proche de son extrémité libre, l'axe comporte une zone amincie, limitée par au moins une zone vers l'extrémité libre, ajustée au diamètre intérieur du tube correspondant. Cette dernière zone peut aussi comporter un joint s d'étanchéité, tout comme la zone de l'axe qui précède la zone amincie. L'extrémité libre de l'axe peut être striée et/ou cônique et/ou tranchante. Ce dispositif permet de faire rapidement des prélèvements d'échantillons de produits. Il permet d'accéder depuis le dessus à l'intérieur des contenants primaires. Il est nettoyé et décontaminé rapidement et complétement.Une 10 microplaque est formée d'un ensemble de tubes solidaires les uns des autres et qui peuvent dans certaines configurations être amovibles. Le modèle le plus courant comporte 12 x 8 tubes au pas de 9 mm. Les tubes peuvent être de section circulaire ou polygonale. Le fond des tubes peut être plat, conique ou hémisphérique. 15 Par produit/s on entend en priorité, mais pas seulement, des organes végétaux, tels des graines de petite dimension, des graines, feuilles, tiges, fleurs ayant éventuellement subi un séchage et un broyage et plus généralement, tout élément solide composé de particules de dimension réduite. Le produit peut aussi être un liquide contenant des particules solides. Dans ce 20 cas, l'extrémité libre de chaque tube doit pouvoir être obturée de façon étanche par la zone de l'axe ajustée au profil intérieur du tube, dotée d'un joint d'étanchéité, au moins. L'axe n'a pas, alors à pivoter. La section des tubes et des axes peut alors avoir une forme semblable, quelconque. Par contenants primaires, on entend les contenants qui contiennent les 25 produits à prélever. Par contenants secondaires, on entend les contenants qui reçoivent les échantillons prélevés. Dispositifs de l'art antérieur : 30 II n'est pas connu de dispositif de l'art antérieur. Description de l'invention : La description ci-après est donnée à titre d'exemple, de nombreuses variantes sont possibles. Le dispositif est essentiellement constitué d'une pluralité d'axes, qui peuvent pivoter, chacun passant de façon ajustée, dans un tube qui coulisse le long des dits axes. Un ensemble axe plus tube constitue un élément préleveur. Les axes sont maintenus à une extrémité sur une pièce support et dotés à l'extrémité libre d'une forme striée et conique, qui facilite la pénétration de chaque préleveur dans les produits à prélever, lorsqu'ils sont formés de particules solides. La forme striée et conique de l'extrémité libre des axes est précédée d'une zone cylindrique lisse, ajustée au diamètre intérieur du tube correspondant. Elle peut être dotée d'un joint. Cette zone, lorsqu'elle est à l'intérieur du tube, l'obture. Elle est précédée d'une zone de diamètre réduit, qui forme avec le tube, le réservoir de prélèvement. Cette zone de diamètre réduit peut être raccordée aux deux zones adjacentes de plus grand diamètre de façon non abrupte. Ces zones adjacentes ont un diamètre ajusté au diamètre intérieur des tubes associés aux axes.de façon à délimiter le réservoir de façon étanche. Le dispositif qui permet de faire pivoter de multiples axes dans un espace réduit a été décrit dans la demande de brevet d'invention français enregistrée sous le numéro n° 12 01509 déposée le 25 mai 2012 à l'Institut National de la Propriété Industrielle. Si le dispositif qui permet le pivotement des axes, utilisé dans la présente invention est identique à celui décrit dans la demande de brevet citée supra, son application est totalement différente, puisqu'il ne participe pas au broyage de produits, mais au prélèvement d'échantillons. Cependant la possibilité d'appliquer une rotation à l'axe avant le prélèvement de l'échantillon, permet à l'élément préleveur de pénétrer dans le produit à prélever, tout en évitant l'éclatement du contenant et d'assurer d'une bonne homogénéisation du produit à prélever avant l'échantillonnage. Les axes, sont pourvus, sur une partie de leur longueur, de un ou plusieurs filets, dont le pas est supérieur à leur diamètre. Le profil des filets correspond à celui des écrous non pivotants, qui vont provoquer le pivotement des axes, par un 30 déplacement alternatif sur tout ou partie de la longueur des filets. Afin de limiter les frottements, il est avantageux de former le profil des filets des axes, de telle sorte que les écrous soient formés d'au moins une bille par filet, qui sera contenue dans un logement d'une pièce rigide, ménagé autour de l'alésage de passage des axes dans ladite pièce. Une contre pièce, maintient les billes dans leur logement. Des bagues peuvent équiper les alésages de la contre pièce. Ces deux pièces avec leurs usinages et les billes, constituent la plaque multi écrous. Afin de limiter d'avantage les frottements sur les axes, leur extrémité captive est en appui sur la pièce support par le truchement d'une bille. Une collerette sur les axes, ou une goupille traversant chaque axe, prise entre la pièce support et une contre pièce traversée par les axes, solidarisée avec la pièce support, maintient les axes dans leur logement et les guide. Les alésages de la contre pièce peuvent être dotés de bagues à faible coefficient de frottement. Un mouvement de translation alternatif de la plaque multi écrous le long des filets des axes, fait pivoter les axes dans les deux sens. Ce mouvement peut avantageusement être entrainé par un vérin à air comprimé. Les tubes sont fixés sur une pièce mobile située près de la pièce écrou, à l'opposé de la pièce support des axes. Cette pièce mobile porte tubes est déplacée le long des axes qui passent dans les dits tubes. Ce déplacement peut être contrôlé, pour régler le volume du prélèvement, lorsque le produit est constitué de particules solides. L'homme de l'art peut imaginer différents systèmes d'actionnement de la dite pièce mobile. Celui qui a été préféré est constitué de deux excentriques, situés de part et d'autre de la pièce mobile porte tubes, entrainés par un moteur électrique. L'ensemble préleveur, constitué de la pièce support d'axes, des axes, de la pièce multi écrous et de la pièce mobile porte tubes et des tubes est amovible et peut aisément être retiré du dispositif et l'ensemble des tubes peut être séparé de l'ensemble des axes, pour nettoyage et décontamination des éléments. L'ensemble pièce support d'axes, pièce multi écrous, pièce mobile porte tubes, actionneur de la pièce écrou et actionneur de la pièce porte tubes, peut être fixe ou mobile longitudinalement. Dans cet exemple, cet ensemble est fixe longitudinalement et c'est la pluralité de contenants qui est mobile. Les contenants sont fixés sur un plateau porte contenants, entre un posage au contact du plateau, adapté au profil extérieur des contenants et un couvercle doté d'orifices ajustés à la forme extérieure des tubes des éléments préleveurs, ce couvercle étant en appui sur les contenants, grâce à des crochets fixés sur le plateau porte contenants. Lorsqu'il n'y a pas de force importante exercée sur les contenants par les ensembles préleveurs, le plateau repose sur son socle par l'entremise d'éléments souples, de type ressort de compression ou « silent block ». Dans cette position, le plateau porte contenants peut être mis en vibration, par le vibreur, ou un élément frappeur, fixé sur le socle du plateau. Lorsqu' une force importante est appliquée sur les contenants, par les ensembles préleveurs, le plateau porte contenants se place en appui sur des indexeurs fixés sur le socle du plateau. Le socle du plateau porte contenants, est déplacé dans la direction des éléments préleveurs, par un dispositif de type cric, qui peut être motorisé, fixé sur une plaque de base et il est guidé dans ce mouvement de translation. Les deux temps de l'opération de prélèvement et de transfert d'échantillons selon le dispositif décrit ci-dessus, sont détaillés ci après à titre d'exemple : Le premier temps est le prélèvement proprement dit des échantillons : Les étapes sont les suivantes : Chargement des contenants primaires sur le plateau porte contenants, déplacement du plateau jusqu'à ce que l'extrémité libre des axes soit voisine du fond des contenants primaires, tubes obturant les réservoirs, tandis que les axes pivotent si le produit est formé de particules solides. Coulissement des tubes du préleveur pour dégager la partie amincie des axes formant réservoir sur une longueur donnée, vibration du plateau porte contenants. Les tubes du module préleveur coulissent alors pour revenir à leur position initiale et obturer les réservoirs. Le plateau porte contenants est déplacé en sens inverse pour dégager les modules préleveur des contenants primaires. Identification de l'ensemble des contenants primaires, par exemple par lecture de code à barres ou de type datamatrix, sauvegarde éventuelle de ces données et extraction des contenants primaires du dispositif. Les extrémités libres des axes peuvent alors être nettoyées, par divers procédés tels que brossage, soufflage d'air comprimé...afin d'éviter tout risque de contamination croisée entre échantillons lors du deuxième temps. Le deuxième temps est le transfert des échantillons : Les étapes sont les suivantes : Chargement des contenants secondaires sur le plateau porte contenants, identification de l'ensemble des contenants, par exemple par lecture de code à barres ou de type Datamatrix, sauvegarde éventuelle de ces données et mise en relation avec celles acquises lors de l'identification de l'ensemble des contenants primaires, déplacement du plateau jusqu'à ce que les extrémités libres des préleveurs soient engagées dans les contenants secondaires, coulissement des tubes du préleveur pour dégager la partie amincie des tiges formant réservoir, vibration du plateau pour faire tomber les échantillons prélevés, s'ils sont formés de particules solides, coulissement des tubes des modules préleveur pour fermer les réservoirs, déplacement du plateau porte contenants en sens inverse, pour dégager les préleveurs des contenants secondaires. La commande du dispositif de prélèvement et distribution de produits de fine granulométrie ou de liquide peut être réalisée sur la base d'un automate programmable, ce qui permet des variations sur les opérations décrites dans les deux temps. Les avantages de la présente invention sont : Effectuer rapidement, en deux opérations automatisées, le prélèvement de multiples échantillons de volume identique, de produits constitués de particules solides ou de liquides Effectuer les prélèvements dans des contenants pouvant être rapprochés et de faible section, sans risque de les faire éclater, si le produit est constitué de particules solides._Possibilité de prélever des échantillons formés de particules solides, dans n'importe quelle direction, y compris depuis dessus. Possibilité d'ajuster la quantité d'échantillons prélevée, par dégagement d'une partie définie de la zone amincie des axes formant réservoir, si le produit est formé de particules solides. Que le produit soit liquide ou solide, les volumes d'échantillons prélevés dépendent aussi de la longueur et de la section de la zone amincie des axes. Les quantités prélevées sont semblables, même si les volumes de produit dans les contenants primaires sont différents, dans la mesure où ils sont supérieurs au 25 volume d'échantillon souhaité. Facilité de nettoyage et de décontamination des modules préleveur, car les axes peuvent être facilement séparés des tubes. De plus, les parties cylindriques des axes, de part et d'autre du réservoir, sont ajustées au diamètre intérieur des tubes, procurant ainsi une fonction de racleur et empêchent le produit d'entrer 30 dans les tubes au-delà de la zone de faible diamètre formant réservoir. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description faite ci-après à titre purement explicatif, d'un mode de réalisation de l'invention, en référence aux figures annexées : La figure (1) illustre l'ensemble du dispositif, selon la description ci-dessus. Cette illustration sera détaillée dans les figures 2, 3 et 4 ci-après. La figure (2) illustre le dispositif de maintien et de mise en rotation des axes. (1) est l'un des axes du dispositif. (3) détaille la plaque support des axes, qui sont pourvus d'une collerette, en appui sur la plaque support par le truchement d'une bille et maintenus en place par une contre pièce. (2) détaille le multi écrou, chaque écrou non pivotant étant constitué d'une bille par filet. (4) représente un filet sur l'un des axes, au pas supérieur au diamètre de l'axe et dont la section permet le passage de la bille. La figure 3 illustre le plateau porte contenants d'échantillons, option plateau mobile et ensemble préleveur fixe en opération et amovible, avec (5) le plateau proprement dit, (6) les supports flexibles, (7) les pions d'indexage, (8) le vibreur/frappeur, (9) l'ensemble des contenants, (10) la plaque couvercle, (11) l'accroche de la plaque couvercle, (12) le posage des contenants, (13) l'élévateur de type cric élévateur, (14) un guidage en translation du cric élévateur. La figure (4) illustre l'ensemble préleveur amovible, avec (1) l'un des axes, doté d'au moins (4) un filet dont le pas est supérieur au diamètre des axes et d'une zone amincie vers l'extrémité libre, limitée par deux zones dont le profil est ajusté au profil intérieur des tubes et se terminant par une zone conique et striée. Le dessin représente les réservoirs ouverts, (17) les zones amincies étant partiellement découvertes. (2) le multi écrous comportant au moins une bille captive par filet, maintenue dans son logement par une contre pièce, le multi écrou est déplacé le long des axes, dans la zone des filets, selon un mouvement alternatif, (3) la pièce support des axes, avec les billes dures en appui sur une extrémité des axes, lesquels sont maintenus dans la pièce support grâce à une collerette et une contre pièce solidaire de la pièce support des axes. (15) la pièce mobile porte tubes, qui est déplacée le long des axes. (16) l'un des tubes de l'ensemble, fixé sur la pièce mobile porte tubes. REVENDICATIONS1 - Dispositif pour le prélèvement simultané de multiples échantillons de produits constitués de particules solides ou de liquides, dans une pluralité de contenants rapprochés et de section pouvant être inférieure à un centimètre carré et le transfert des échantillons prélevés, dans de nouveaux contenants, caractérisé en ce que chaque élément préleveur du dispositif est constitué d'un tube et d'un axe passant dans le tube, coulissants l'un par rapport à l'autre, l'axe étant doté près de son extrémité libre d'une zone amincie formant avec le tube un réservoir, délimitée par au moins une zone vers son extrémité libre, dont la section est ajustée à la section intérieure du tube associé. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur de 15 déplacement relatif des tubes et des axes est ajustable, définissant la quantité d'échantillons prélevée, lorsque le produit est constitué de particules solides. 3 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque axe peut pivoter et comporte au moins un filet, au pas supérieur à son 20 diamètre et un écrou non pivotant qui est déplacé alternativement le long de chaque axe dans la zone des filets. 4 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le/les filets des axes ont un profil permettant de constituer les écrous non 25 pivotants d'au moins une bille prisonnière par filet. 5 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce support des axes, est en contact avec chacun d'eux par l'entremise d'une bille et une contre pièce de la pièce support des axes retient les axes par une 30 collerette ou une goupille dont ils sont pourvus et les guide. 6 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les zones des axes adjacentes à leur zone amincie et dont la forme est ajustée àcelle de l'intérieur des tubes associés, peuvent comporter au moins un joint d'étanchéité chacune. 7 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que 5 l'extrémité libre des axes a une forme striée et conique ou en forme de lame. 8 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le plateau porte contenants est doté d'un vibreur et /ou d'un élément frappeur. 10 9 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble préleveur, constitué de la pièce support des axes, des axes, du multi écrous, de la pièce mobile porte tubes et des tubes, est amovible. 10 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il 15 est contrôlé par un automate programmable qui coordonne l'actionnement des éléments constitutifs du dispositif.