Brevet FR3046836A1 — publié le 20170721

L'invention concerne un réservoir de stockage de produits à des températures cryogéniques. L'invention concerne plus particulièrement un réservoir de stockage de produits à des températures cryogéniques comprenant une cuve isolée sous vide et délimitant un volume de stockage ayant une extrémité supérieure ouverte, le réservoir comprenant un couvercle mobile pour la fermeture et l'ouverture du volume de stockage. L'invention concerne en particulier les réservoirs de stockage de produits (par exemples des produits cryo-biologiques). Ces réservoirs isolés sous vide contiennent généralement un volume de gaz (azote ou autre) sous forme liquide et/ou gazeuse pour maintenir les produits à des températures basses déterminées (généralement de -200°C à -80°C selon les applications). On pourra se référer par exemple aux documents W098/58215A ou W096/26402A. De nombreux dispositifs ou récipients cryogénique existent, notamment pour la conservation d'échantillons biologiques. Ces dispositifs comprennent un couvercle d'accès au volume de stockage (via par exemple une trappe aménagée). Les échantillons sont introduits dans la cuve par exemple au moyen d'un dispositif de stockage (rack(s), boîte(s),... ). Le terme de « rack » que l'on emploie ici vise à désigner toutes les mises en forme équivalentes possibles du dispositif de stockage. Les opérateurs se chargent de mettre en place, de prélever, d'utiliser, etc., les racks contentant les échantillons à conserver. Ces manipulations autrefois rares deviennent de plus en plus fréquentes et répétitives. Ceci entraîne un surcroit de travail manuel et de gestion de la traçabilité. Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur relevés ci-dessus. A cette fin, le réservoir selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend un organe d'actionnement commandé relié mécaniquement au couvercle pour déplacer le couvercle, l'organe d'actionnement étant mobile entre une première position disposant le couvercle dans sa position de fermeture du volume de stockage de la cuve et une seconde position disposant le couvercle dans une position d'ouverture du volume de stockage de la cuve. 3046836 2 Le réservoir permet d'automatiser et de sécuriser au moins une partie du processus de manipulation d'échantillons cryogéniques. Le réservoir permet notamment une automatisation de l'ouverture/fermeture du réservoir, de façon rapide, ne nuisant pas aux cycles de manipulations des échantillons. Ceci est 5 particulièrement avantageux lorsque le réservoir est intégré à une salle contenant plusieurs réservoirs de ce type. Cette automatisation des ouvertures/fermetures permet de réaliser ces opérations en temps masqué, c'est-à-dire avantageusement pendant des manipulations sur d'autres récipients. 10 De plus, le réservoir permet de réaliser une ouverture de manière préventive c'est-à-dire avant un temps d'utilisation donné. Le cas échéant, les opérations d'ouverture/fermeture peuvent être commandées à distance (sans fil ou par voie filaire). Indépendamment de la présence d'un organe d'actionnement commandé 15 pour réaliser des ouvertures/fermetures automatiques, l'invention peut concerner un réservoir de stockage de produits à des températures cryogéniques comprenant une cuve isolée sous vide délimitant un volume de stockage ayant une extrémité supérieure ouverte, le réservoir comprenant un couvercle mobile pour la fermeture l'ouverture du volume de stockage dans lequel le réservoir 20 comprend un panier support disposé dans le volume de stockage de la cuve, le panier support comprenant un corps rigide délimitant une pluralité de casiers destinés à accueillir des éléments tels que des racks de stockage de produits, les casiers étant délimités par des latérales et étant ouvert au niveau d'une de leur extrémité supérieure qui coïncide avec l'extrémité ouverte du volume de stockage. 25 Par ailleurs, des modes de réalisation de l'invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - l'organe d'actionnement comprend une première extrémité reliée à la cuve et une seconde extrémité reliée au couvercle, - l'organe d'actionnement comprend au moins l'un parmi : un mécanisme 30 télescopique, un mécanisme à engrenage, un vérin, - l'organe d'actionnement comprenant un élément moteur à entraînement hydraulique et/ou pneumatique et/ou électrique, 3046836 3 - le réservoir comporte un système de capteur(s) de mesure de la position de l'organe d'actionnement, - le réservoir comprend au moins un capteur de détection configuré pour détecter lorsque l'organe d'actionnement atteint sa première position et/ou sa 5 seconde position, - le réservoir comprend un panier support disposé dans le volume de stockage de la cuve, le panier support comprenant un corps rigide délimitant une pluralité de casiers destinés à accueillir des éléments tels que des racks de stockage de produits, les casiers étant délimités par des parois latérales et étant 10 ouverts au niveau d'une extrémité supérieure qui coïncide avec l'extrémité ouverte du volume de stockage de la cuve, - le panier support est fixé à l'intérieur de la cuve via des organes de fixation notamment au moins un système à vis et écrou, - l'extrémité supérieure du panier support comprend au moins un organe de 15 fixation destiné à coopérer avec un dispositif de positionnement ou de guidage des éléments destiné à être stockés dans le ou les casiers, - l'extrémité inférieure du panier support est au moins partiellement close et est située au-dessus du fond du volume de stockage de la cuve, - le panier support est constitué d'un matériau ayant une conductivité 20 thermique comprise entre 200 W/m.K et 400 W/m.K, - le panier support est constitué d'aluminium. L'invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif comprenant toute combinaison des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous. D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la 25 description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles : - la figure 1 représente une vue en perspective, schématique et partielle, illustrant un exemple de réservoir cryogénique selon un exemple de réalisation de l'invention avec son couvercle en position ouverte, - la figure 2 représente une vue similaire à celle de la figure 1 dans laquelle 30 le couvercle est en position fermée, - la figure 3 représente une vue en perspective de dessus, schématique et partielle, illustrant un exemple de panier support pouvant être utilisé dans un réservoir cryogénique, 3046836 4 - la figure 4 représente une vue de côté, schématique et partielle, illustrant l'intégration d'un panier support conforme à la figure 3 dans un réservoir, - la figure 5 représente une vue de côté et en perspective, schématique et partielle, illustrant un exemple de rack support d'échantillon pouvant être stocké 5 dans un tel réservoir. Le réservoir 1 de stockage de produits à des températures cryogéniques représenté aux figures 1 et 2 comprend classiquement une cuve 10 à double parois isolée sous vide et délimitant un volume de stockage ayant une extrémité supérieure ouverte. Le réservoir 1 comprend un couvercle 2 mobile pour la 10 fermeture et l'ouverture du volume de stockage. Dans cet exemple de réalisation, le couvercle 2 est mobile en rotation. Le couvercle 2 est par exemple mobile en rotation au niveau d'une de ses extrémités autour d'un axe de rotation situé par exemple dans un plan parallèle au plan de l'ouverture supérieure de la cuve 10. Par exemple, le couvercle 2 est monté 15 pivotant sur un axe rendu solidaire d'une paroi extérieure de la cuve 10 (à proximité de l'extrémité supérieure de la cuve 10). Bien entendu, en variante, le couvercle 2 peut être mobile en translation ou selon une combinaison de rotation(s) et de translation(s). Selon une particularité avantageuse, le réservoir 1 comprend un organe 3 20 d'actionnement commandé relié mécaniquement au couvercle 2 pour déplacer le couvercle 2. L'organe 3 d'actionnement est mobile entre une première position disposant le couvercle 2 dans sa position de fermeture du volume de stockage de la cuve 10 (figure 2) et une seconde position disposant le couvercle dans une position d'ouverture du volume de stockage de la cuve 10 (figure 1). 25 L'organe 3 d'actionnement comprend par exemple une première extrémité 7 reliée rigidement à la cuve 10 et une seconde extrémité 6 reliée rigidement au couvercle 2 L'organe 3 d'actionnement comprend par exemple au moins l'un parmi : un mécanisme télescopique, un mécanisme à engrenage, un vérin. L'organe 3 30 d'actionnement comprenant un élément moteur à entraînement hydraulique et/ou pneumatique et/ou électrique pour le déplacement entre les deux positions. Le moteur réalise par exemple l'entrainement rotatif et/ou linéaire permettant le mouvement relatif desdites extrémités. Cette structure permet ainsi de 3046836 5 rapprocher/écarter lesdites extrémités pour réaliser la fermeture/l'ouverture automatique du couvercle 2. L'organe 3 d'actionnement peut être contrôlé par une interface homme machine 5 électronique qui peut être la même que celle qui pilote la régulation de 5 la température ou un autre paramètre de fonctionnement du réservoir 1 (niveau de liquide ou de gaz de refroidissement par exemple) cf. figure 2. Bien entendu, la commande du déplacement du couvercle 2 peut également être déportée (par voie filaire ou sans fil). Par exemple, une interface 50 de commande peut être configurée pour 10 recevoir un ordre extérieur transmis à l'organe 3 d'actionnement (cf. figure 1). Dans l'exemple des figures 1 et 2 l'organe 3 d'actionnement est un vérin pneumatique. Selon un exemple de fonctionnement possible, une commande de l'opérateur ou d'une machine via l'interface (5 et/ou 50) actionne par exemple un 15 distributeur 14 d'énergie (dans cet exemple un débit de gaz mais pourrait être un débit de liquide ou un courant électrique). Sous l'effet de la pression du fluide, le vérin 3 entraine le rapprochement ou l'éloignement des extrémités 6, 7. Le vérin 3 (ou équivalent) est par exemple piloté par un système à commandes électro-pneumatique permettant de commander à 20 l'aide d'une faible puissance électrique le distributeur pneumatique à une fréquence suffisante d'utilisation (notamment de 0 à 10Hz de préférence 0,03Hz). Le dispositif comprend de préférence un système de capteur(s) 8, 9 de mesure de la position de l'organe 3 d'actionnement. Par exemple, le réservoir 1 comprend au moins un capteur 8, 9 de détection configuré pour détecter lorsque 25 l'organe 3 d'actionnement atteint sa première position et/ou sa seconde position. Les capteurs 8, 9 de position sont par exemple des capteurs à effet hall positionnés de façon déterminée sur l'organe 3 et correspondant aux positions du couvercle 2 à détecter (ouvert/fermé). L'extrémité 6 du bras du vérin peut être reliée au couvercle 2 par exemple 30 via une platine (par exemple en acier inoxydable type 304L). L'information sur l'état (position du couvercle 2) peut être envoyé à une électronique 4 de commande (suite à la détection de la position par le ou les 3046 836 6 capteurs 7, 8). L'électronique 4 de commande peut comprendre ou être reliée à l'interface 5, 50 homme-machine. La figure 3 représente un exemple de panier 11 support pouvant être utilisé dans un tel réservoir 1 (ou dans tout type de réservoir avec ou sans organe 3 5 d'actionnement commandé). Le panier 11 est prévu pour accueillir des objets, par exemple rangés dans des racks 15 ou tour de rangement à logements 20 multiples (tel que celui illustré à la figure 5). Le panier 11 support comprend un corps rigide délimitant une pluralité de casiers 12 ou alvéoles destinés à accueillir des éléments tels que des 10 racks 15 de stockage de produits. Les casiers 12 sont délimités par des parois latérales et éventuellement des parois de fond et sont ouverts au niveau d'une extrémité supérieure qui coïncide avec l'extrémité ouverte du volume de stockage de la cuve 10. Le panier 11 support peut être fixé à l'intérieur de la cuve 10 via des 15 organes 16 de fixation notamment au moins un système à vis et écrou. Par exemple, l'extrémité supérieure du panier 11 support comprend au moins un organe 16 de fixation destiné à coopérer avec un dispositif de positionnement ou de guidage des éléments destiné à être stockés dans le ou les casiers. Le panier 11 est par exemple fixé à l'intérieur de la cuve 10 via un système 20 de quatre vis/écrou situés de façon diamétralement opposée. Un système de plaques 13 peut permettre de fixer, sur l'extrémité supérieure du panier 11, un système pour le positionnement des racks 15. Le panier 11 peut comporter par exemple un système d'indexation ou repères permettant un positionnement et un retrait précis des racks (notamment dans le cas d'une installation automatique). 25 La position du panier 11 dans la cuve 10 peut être fixe et l'angle de positionnement par rapport à l'axe vertical central de la cuve 10 peut être déterminé ou modifié en fonction du mode d'accès aux échantillons dans la cuve 10. De préférence, l'extrémité inférieure du panier 11 support est au moins 30 partiellement close et est située au-dessus du fond du volume de stockage de la cuve 10 (cf. figure 4). Le panier 11 permet d'entourer les racks 15 (étagères abritant les échantillons) et de répartir la température à l'intérieur de la cuve 10. 3046 836 7 Les racks 15 peuvent contenir par exemple des boîtes contenant les échantillons biologiques en tubes/paillettes/poches. Les racks 15 sont prévus pour faciliter la manipulation. Le panier 11 assure un guidage des racks 15 (déplacement en translation verticale). De façon 5 avantageuse il peut ainsi y avoir une seule direction d'extraction et d'insertion des racks. De préférence, le dispositif est dépourvu d'un système supplémentaire de blocage des racks. Les racks 15 peuvent reposer sur le fond du panier 11. Les racks 15 sont de préférence rigides et structurés pour pouvoir résister aux accélérations engendrées par un système de manipulation automatisé 10 (vitesse de déplacement de 0 à 2 m/s de préférence 0,3m/s par exemple) tout en conservant une géométrie relativement uniforme. Les racks 15 peuvent être réalisés à partir de tôles en acier inoxydable (notamment du type 304L) par découpe, pliage et assemblage (soudage) pour obtenir une géométrie définissant des logements 20 (douze logements par 15 exemple). Comme visible à la figure 5, les racks 15 peuvent être équipés de plaques 18 horizontales de rigidification prévues tous les deux logements 20. Chaque rack 15 peut être équipé de lamelle(s) 17 ressort(s) taillée(s) dans la masse des parois latérales du rack 15 et positionnée(s) autour des boîtes logées dans les logements 20. Ces lamelles repliées font saillie dans le logement 20 20 pour maintenir les boîtes d'échantillons dans une position stable par déformation élastique des lamelles 17. Les lamelles 17 repliées (formes élastiques) permettent donc de bloquer des boîtes dans les logements 20 délimités dans le rack 15. Des vis ou goujons 19 supérieurs peuvent être prévus à l'extrémité du rack 15 pour permettre la fixation d'un accessoire ou interface. 25 De préférence, le panier 11 support est constitué d'un matériau ayant une conductivité thermique comprise par exemple entre 200 W/m.K et 400 W/m.K. Par exemple le panier 11 est constitué d'aluminium « série 1000 » (c'est-à-dire proche de l'aluminium pur) et a une conductivité thermique deux fois plus importante (200 Wxm-1xK-1) que d'autres matériaux utilisés couramment en 30 assemblage mécanique et dans les récipients cryogéniques. Des matériaux plus conducteurs existent (comme l'or, argent ou le cuivre) mais leur surcoût ne justifie pas les gains thermiques associés. 3046836 8 De plus, la structure du panier 11 permet d'homogénéiser la circulation du fluide froid atout du panier. Le panier 11 permet d'assurer une température uniforme au niveau des racks 15 et donc des échantillons contenus dans les racks 15. REVENDICATIONS1. Réservoir de stockage de produits à des températures cryogéniques comprenant une cuve (10) isolée sous vide et délimitant un volume de stockage ayant une extrémité supérieure ouverte, le réservoir (1) comprenant un couvercle (2) mobile pour la fermeture et l'ouverture du volume de stockage, caractérisé en ce qu'il comprend un organe (3) d'actionnement commandé relié mécaniquement au couvercle (2) pour déplacer le couvercle (2), l'organe (3) d'actionnement étant mobile entre une première position disposant le couvercle (2) dans sa position de fermeture du volume de stockage de la cuve (10) et une seconde position disposant le couvercle dans une position d'ouverture du volume de stockage de la cuve (10). 2. Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe (3) d'actionnement comprend une première extrémité reliée à la cuve (10) et une seconde extrémité reliée au couvercle (2). 3. Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l'organe (3) d'actionnement comprend au moins l'un parmi : un mécanisme télescopique, un mécanisme à engrenage, un vérin. 4. Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'organe (3) d'actionnement comprenant un élément moteur à entraînement hydraulique et/ou pneumatique et/ou électrique. 5. Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un système de capteur(s) (8, 9) de mesure de la position de l'organe (3) d'actionnement. 6. Réservoir selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un capteur (8, 9) de détection configuré pour détecter lorsque l'organe (3) d'actionnement atteint sa première position et/ou sa seconde position. 7. Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'il comprend un panier (11) support disposé dans le volume de stockage de la cuve (10), le panier (11) support comprenant un corps rigide délimitant une pluralité de casiers (12) destinés à accueillir des éléments tels que des racks de stockage de produits, les casiers (12) étant 3046836 10 délimités par des parois latérales et étant ouverts au niveau d'une extrémité supérieure qui coïncide avec l'extrémité ouverte du volume de stockage de la cuve (10). 8. Réservoir selon la revendication 7, caractérisé en ce que le panier 5 (11) support est fixé à l'intérieur de la cuve (10) via des organes (16) de fixation notamment au moins un système à vis et écrou. 9. Réservoir selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que l'extrémité supérieure du panier (11) support comprend au moins un organe (13) de fixation destiné à coopérer avec un dispositif de positionnement ou de 10 guidage des éléments destiné à être stockés dans le ou les casiers. 10.Réservoir selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l'extrémité inférieure du panier (11) support est au moins partiellement close et est située au-dessus du fond du volume de stockage de la cuve (10). 15 11.Réservoir selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce le panier (11) support est constitué d'un matériau ayant une conductivité thermique comprise entre 200 W/m.K et 400 W/m.K. 12.Réservoir selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisé en ce le panier (11) support est constitué d'aluminium. 20