Brevet FR3046459A1 — publié le 20170707

Dispositif de prélèvement d'un échantillon La présente invention concerne un dispositif de prélèvement d'un échantillon destiné à équiper un dispositif de mesure apte à quantifier au moins un élément d'un échantillon. L'invention peut notamment être utilisée dans un instrument d'analyses médicales. Un instrument d'analyses médicales permet de manipuler des échantillons, généralement issus d'un patient pour lequel on souhaite apporter une réponse médicale adaptée, et des produits ou réactif, permettant de générer une réaction chimique ou biologique afin de mesurer au moins un paramètre biologique ciblé. L'instrument reproduit de façon automatisée des gestes et des pratiques que des opérateurs ferait manuellement. Automatiser de telles séquences est gage de reproductibilité des mesures, ces dernières n'étant alors pas dépendantes de l'opérateur. Un instrument d'analyses médicales combine pour cela plusieurs sous-ensembles qui permettent de dérouler une méthodologie de tests biologiques. Ces modules sont, par exemple, une section « échantillons » permettant le stockage et la mise à disposition de tubes d'échantillons issus des patients, une section « produits » permettant le stockage et la mise à disposition de flacons de réactifs, une section « analytique » permettant de réaliser la mesure d'au moins un paramètre défini, ou encore une section comportant au moins un bras de prélèvement et de distribution permettant de manipuler aussi bien les produits, c'est-à-dire les réactifs, que les échantillons, dans le but de constituer le milieu réactionnel permettant la mesure du paramètre biologique précité. Chaque bras de prélèvement peut comporter plusieurs modules, l'un des modules étant formé par une tête de prélèvement. Cette dernière permet de prélever automatiquement un volume défini d'un réactif contenu dans un flaconnage ou d'un échantillon contenu un tube. Le flaconnage ou 3046459 2 le tube sont stockés respectivement dans la section « produits » et dans la section «échantillons» de l'instrument. Une aiguille est classiquement montée sur chaque tête de prélèvement, la structure de l'aiguille pouvant varier en fonction des 5 fonctions qu'elle doit assurer. La tête de prélèvement est généralement équipée de moyens de détection capacitifs, permettant notamment de détecter la position à partir de laquelle l'aiguille entre en contact avec le liquide (réactif ou échantillon). De tels moyens de détection sont généralement désignés par l'acronyme 10 anglais LLD (pour « Liquid Level Detection »). Afin qu'une telle détection soit possible, il est nécessaire d'assurer une connexion électrique entre l'aiguille, qui est métallique, et au moins une partie de la tête de prélèvement. Par ailleurs, dans le cas d'une aiguille servant à prélever un 15 échantillon dans un tube, cette aiguille doit être capable de percer un bouchon ou un septum à l'extrémité du tube. L'effort généré par un tel perçage est dirigé selon l'axe de l'aiguille et ne doit pas endommager l'aiguille ou la tête de prélèvement. Les aiguilles constituent la partie opérative d'un bras de 20 prélèvement car celles-ci sont en contact direct avec le fluide à manipuler. Les aiguilles peuvent s'user de façon maîtrisée, après un nombre important de perçages pour une aiguille de prélèvement d'échantillons par exemple, ou encore être suspectée de contribuer à un résultat « mauvais » rendu par l'instrument sans pour autant qu'on ait identifiée exactement la cause. 25 Ces aiguilles doivent donc être changées au sein du laboratoire d'analyse dans lequel l'instrument est installé. Ce changement doit pouvoir être fait rapidement et par un opérateur (un laborantin par exemple) qui a suivi une formation minimale. Ce changement d'aiguille doit se faire sans outil et en moins d'une minute et en garantissant un montage conforme qui 30 ne soit pas dépendant de l'opérateur. En effet, la qualité de la connexion de 3046459 3 l'aiguille peut avoir un impact direct non négligeable sur la qualité des résultats obtenus. Dans l'art antérieur, les aiguilles sont fournies avec un tuyau souple emmanché à une extrémité de l'aiguille. Le tuyau souple permet 5 alors de connecter l'aiguille à des moyens de pipetage servant à aspirer le liquide (réactif ou échantillon) au travers de l'aiguille et du tuyau. Une telle connexion est fastidieuse et nécessite très souvent l'intervention d'un personnel qualifié non disponible dans un laboratoire d'analyses médicales. L'invention vise donc à remédier à ce problème, tout en 10 répondant notamment aux autres contraintes techniques évoquées précédemment. A cet effet, l'invention propose un dispositif de prélèvement d'un fluide, tel par exemple qu'un échantillon ou un réactif comportant : - un porte-aiguille comportant un logement comprenant une 15 surface de fond présentant au moins une partie conductrice, et un canal de circulation de fluide, - une aiguille creuse métallique s'étendant selon un axe comportant un canal de prélèvement interne, ladite aiguille comportant une première extrémité destinée au prélèvement du fluide et une seconde 20 extrémité montée dans le logement du porte-aiguille de façon à ce que le canal interne de l'aiguille communique avec le canal de circulation de fluide du porte-aiguille, - un joint monté entre ladite aiguille et le porte-aiguille, de façon à assurer l'étanchéité entre le canal interne de l'aiguille et le canal de 25 circulation de fluide du porte-aiguille, - des moyens de serrage actionnables entre une position de libération de l'aiguille permettant le dégagement de l'aiguille hors du logement du porte-aiguille et une position de maintien de l'aiguille apte à maintenir la seconde extrémité de l'aiguille en appui sur la surface de fond 30 du logement du porte-aiguille. 3046459 4 Un tel dispositif de prélèvement permet pouvoir monter aisément et rapidement une aiguille sur le porte-aiguille et autorise un changement rapide d'aiguille. Par ailleurs, l'appui de la seconde extrémité de l'aiguille dans le 5 fond du logement permet : - de transmettre les efforts directement de l'aiguille vers le porte-aiguille, sans que le joint soit soumis à des contraintes mécaniques importantes, en particulier lorsque l'aiguille sert au perçage d'un bouchon ou d'un septum d'un tube contenant un échantillon. Le joint ne subit donc 10 pas un phénomène de fatigue, - d'établir une connexion électrique entre la seconde extrémité de l'aiguille et le porte-aiguille, de façon certaine et reproductible, en vue d'effectuer une détection capacitive. Le joint assure par ailleurs l'étanchéité entre l'aiguille et le 15 porte-aiguille de façon à ce que l'échantillon prélevé traverse le canal interne de l'aiguille puis pénètre dans le canal de circulation de fluide du porte-aiguille, sans perte de fluide. Le joint peut être déformable et peut être monté dans un évidement de l'aiguille, ledit évidement étant ménagé dans une tête élargie 20 de ladite aiguille. La tête élargie peut venir de matière avec le reste de l'aiguille ou être formée par une bague indépendante fixée au reste de l'aiguille. Lorsque l'aiguille n'est pas montée et maintenue sur le porte-aiguille à l'aide des moyens de serrage, le joint peut dépasser axialement 25 de la seconde extrémité de l'aiguille et s'étendre ainsi partiellement hors de l'évidement dans lequel il est monté. Lorsque l'aiguille est montée dans le porte-aiguille puis maintenue à l'aide des moyens de serrage, le joint vient appuyer sur la surface de fond du logement du porte-aiguille et se comprime axialement jusqu'à ce que la seconde extrémité de l'aiguille 30 vienne en appui ou en butée sur la surface de fond du logement. A partir de 3046459 5 cet instant, le joint ne subit plus d'autres contraintes mécaniques en fonctionnement. Le joint est par exemple annulaire et entoure l'extrémité correspondante du canal interne de prélèvement de l'aiguille. 5 Les moyens de serrage peuvent comporter une partie tubulaire entourant l'aiguille, ladite partie tubulaire étant vissée dans le logement du porte-aiguille, une extrémité de ladite partie tubulaire venant en appui sur la tête élargie de l'aiguille. Ainsi, lors de la rotation de la partie tubulaire, celle-ci se 10 déplace axialement en translation, poussant l'aiguille axialement en comprimant par exemple le joint, jusqu'à ce que la seconde extrémité de l'aiguille soit en appui sur la surface de fond du logement du porte-aiguille. L'aiguille est alors maintenue dans le porte-aiguille. Les moyens de serrage peuvent comporter une partie de 15 préhension destinée à être actionnée par un opérateur, et des moyens de moyens de limitation du couple de serrage situé entre la partie de préhension et la partie tubulaire vissée dans le porte-aiguille, les moyens de limitation de couple étant aptes à coupler en rotation la partie de préhension et la partie tubulaire vissée lorsque le couple exercé par 20 l'opérateur sur la partie de préhension est inférieur à un couple déterminé, les moyens de limitation de couple étant aptes à découpler en rotation la partie de préhension et la partie tubulaire vissée lorsque le couple exercé par l'opérateur sur la partie de préhension est supérieur audit couple déterminé. 25 Les moyens de limitation de couple peuvent comporter un système à cliquet, comme cela est connu par exemple du document US 2009/0218813. Le dispositif peut comporter des moyens d'immobilisation de l'aiguille, aptes à coupler en rotation l'aiguille et le porte-aiguille. 30 L'aiguille peut avoir une orientation angulaire préférentielle. Afin de garantir que l'aiguille soit correctement orientée autour de son axe 3046459 6 longitudinal, les moyens d'immobilisation de l'aiguille permettent d'immobiliser en rotation l'aiguille sur le porte-aiguille, après montage de celle-ci dans le porte-aiguille. Les moyens d'immobilisation de l'aiguille peuvent comporter 5 une goupille montée respectivement dans l'aiguille et dans le porte-aiguille. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : 10 - la figure 1 est une vue en perspective du dispositif de prélèvement selon l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective et en coupe axiale d'une partie du dispositif de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe axiale d'une partie du 15 dispositif de la figure 1, - la figure 4 est une vue en perspective de l'aiguille, - la figure 5 est une vue en coupe axiale de l'aiguille, - la figure 6 est une vue en coupe de la seconde extrémité de l'aiguille. 20 La figure 1 représente un dispositif de prélèvement de fluide 1 selon une forme de réalisation de l'invention. Celui-ci comprend une aiguille 3 comportant une première extrémité dite de prélèvement 4, ici une extrémité inférieure, apte à être plongée dans un fluide, par exemple dans un échantillon à prélever, et 25 pouvant être apte à percer un bouchon du contenant de l'échantillon, et une seconde extrémité 5 (figures 2 à 6), ici une extrémité supérieure 5 de l'aiguille 3. L'aiguille 3 comporte un canal interne 6 de prélèvement d'échantillon, s'étendant le long de l'axe de l'aiguille 3 et débouchant aux extrémités 4, 5. La seconde extrémité 5 est formée par une tête élargie 7 30 délimitant au moins un épaulement 8 formé par une surface annulaire 30464 5 9 7 radiale. La tête élargie 7 peut venir de matière avec le reste de l'aiguille ou être formée par une bague indépendante, fixée au reste de l'aiguille. Un évidement 9 est formé dans la tête élargie 7, ledit évidement 9 étant cylindrique et débouchant axialement au niveau de la seconde 5 extrémité 5. Le canal interne 6 de l'aiguille 3 débouche dans le fond de l'évidement 9. Un joint annulaire déformable 10, par exemple en matériau élastomère, entoure l'extrémité correspondante du canal interne 6 et est logé dans l'évidement 9. Lorsque l'aiguille 3 n'est pas montée sur le 10 dispositif de mesure, le joint 10 s'étend axialement hors de l'évidement 9 et dépasse axialement de la seconde extrémité 5 de l'aiguille 3 d'une distance d comprise par exemple entre 0,1 et 1 mm, par exemple de l'ordre de 0,3 mm. Le volume du canal interne 6 de l'aiguille 3 est par exemple 15 compris entre 1 et 100 pL, par exemple de l'ordre de 25 pL. Ce volume dépend des contraintes de prélèvement. Comme cela est mieux visible aux figures 2 et 3, le dispositif de prélèvement 1 comporte en outre un porte-aiguille 11 comportant un premier logement 12 et un second logement 13 opposés, reliés par un 20 canal de circulation de fluide 14. La seconde extrémité 5 de l'aiguille 3 est montée dans le premier logement 12. Plus particulièrement, la tête 7 de l'aiguille 3 est montée dans le premier logement 12 de façon à ce l'extrémité correspondante du canal interne 6 soit située en regard du canal 14 du porte-aiguille 11 et que le joint 10 soit en appui sur une surface de 25 fond 15 du premier logement 12. Le canal 14 du porte-aiguille 11 débouche au niveau de ladite surface de fond 15. La tête élargie 7 de l'aiguille 3 est maintenue dans le premier logement 12 par des moyens de serrage 16. Les moyens de serrage 16 comportent une première partie 30 tubulaire 17 comportant un filetage externe coopérant avec un taraudage interne du premier logement 12 du porte-aiguille 11. L'extrémité supérieure 3046459 8 de la première partie 17 est en appui sur l'épaulement 8 de la tête 7 de l'aiguille 3. Les moyens de serrage 16 comportent en outre une seconde partie de préhension 18, destinée à être actionnée par un opérateur et 5 entourant la première partie tubulaire 17, et des moyens de moyens de limitation du couple de serrage situés entre la partie de préhension 18 et la partie tubulaire 17 vissée dans le porte-aiguille 11. Les moyens de limitation sont aptes à coupler en rotation la partie de préhension 18 et la partie tubulaire 17 lorsque le couple exercé par l'opérateur sur la partie de 10 préhension 18 est inférieur à un couple déterminé, les moyens de limitation de couple étant aptes à découpler en rotation la partie de préhension 18 et la partie tubulaire 17 vissée lorsque le couple exercé par l'opérateur sur la partie de préhension 18 est supérieur audit couple déterminé. Les moyens de limitation de couple peuvent comporter un système à cliquet, comme 15 cela est connu par exemple du document US 2009/0218813. Sur les figures, les deux parties 17, 18 ne sont pas représentées de façon distincte l'une de l'autre, les moyens de limitation du couple n'étant pas non plus représentés. La rotation de la partie de préhension 18 permet ainsi d'entraîner 20 en rotation la partie tubulaire vissée 17. Celle-ci se déplace alors en translation, entraînant le déplacement de la tête 7 de l'aiguille 3 selon l'axe de l'aiguille. Lors de ce déplacement, le joint 10 est comprimé jusqu'à ce que la seconde extrémité 5 de l'aiguille 3 soit en appui sur la surface de fond 15 du premier logement 12 du porte-aiguille 11. Au-delà, le couple de 25 serrage peut alors devenir plus important, de sorte que la partie de préhension 18 peut être découplée en rotation de la partie vissée 17, par l'intermédiaire des moyens de limitation de couple précités. L'aiguille 3 et le porte-aiguille 11 sont de préférence métalliques, de sorte que l'appui de la tête 7 de l'aiguille 3 sur ladite surface de fond 15 30 permet d'établir une connexion électrique pouvant notamment servir à la détection capacitive visant notamment à détecter la position à partir de 3046459 9 laquelle l'aiguille 3 entre en contact avec l'échantillon liquide destiné à être prélevé, comme décrit précédemment. L'appui de la tête 7 de l'aiguille 3 sur ladite surface de fond 15 permet également de transmettre les efforts directement de l'aiguille 3 vers 5 le porte-aiguille 11, sans que le joint 10 soit soumis à des contraintes mécaniques importantes, en particulier lorsque l'aiguille 3 sert au perçage d'un bouchon ou d'un septum d'un tube contenant un échantillon. Le joint 15 ne subit donc pas un phénomène de fatigue. L'aiguille 3 peut ainsi être montée et démontée rapidement, à 10 l'aide des moyens de serrage 16 et sans utilisation d'outils, tout en assurant la connexion électrique entre l'aiguille 3 ainsi que l'étanchéité au niveau de la zone d'interface entre le canal interne 6 de l'aiguille 3 et le canal 14 du porte-aiguille 11. Après montage de l'aiguille 3 dans le premier logement 12 du 15 porte-aiguille 11, une goupille 19 peut être montée radialement dans des orifices ménagés dans le porte-aiguille 11 et dans la tête élargie 7 de l'aiguille 3, de façon à coupler en rotation l'aiguille 3 et le porte-aiguille 11 et définir une position ou une orientation angulaire spécifique de l'aiguille 3 par rapport au porte-aiguille 11. 20 Comme illustré à la figure 2, un organe de connexion 20 de type raccord, est monté dans le second logement 13 du porte-aiguille 11, ledit raccord 20 comportant un canal interne 22. Le raccord 20 est également engagé dans une platine 24 servant à la fixation du porte-aiguille 11 sur le reste du bras 1. REVENDICATIONS1. Dispositif (2) de prélèvement d'un fluide, tel par exemple qu'un échantillon ou un réactif, comportant : - un porte-aiguille (11) comportant un logement (12) comprenant une surface de fond (15) présentant au moins une partie conductrice, et un canal (14) de circulation de fluide, - une aiguille creuse (3) métallique s'étendant selon un axe comportant un canal de prélèvement (6) interne, ladite aiguille (3) comportant une première extrémité (4) destinée au prélèvement du fluide et une seconde extrémité (5) montée dans le logement (12) du porte-aiguille (11) de façon à ce que le canal interne (6) de l'aiguille (6) communique avec le canal (14) de circulation de fluide du porte-aiguille (11), - un joint (10) monté entre ladite aiguille (3) et le porte-aiguille (11), de façon à assurer l'étanchéité entre le canal interne (6) de l'aiguille (3) et le canal (14) de circulation de fluide du porte-aiguille (11), - des moyens de serrage (16) actionnables entre une position de libération de l'aiguille (3) permettant le dégagement de l'aiguille (3) hors du logement (12) du porte-aiguille (11) et une position de maintien de l'aiguille (3) apte à maintenir la seconde extrémité (5) de l'aiguille (3) en appui sur la surface de fond (15) du logement (12) du porte-aiguille (11). 2. Dispositif (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint (10) est déformable et est monté dans un évidement (9) de l'aiguille (3), ledit évidement (9) étant ménagé dans une tête élargie (7) de ladite aiguille (3). 3. Dispositif (2) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de serrage (16) comportent une partie tubulaire (17) entourant l'aiguille (3), ladite partie tubulaire (17) étant vissée dans le logement (12) du porte-aiguille (11), une extrémité de ladite partie tubulaire (17) venant en appui sur la tête élargie (7) de l'aiguille (3). 3046459 11 4. Dispositif (2) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de serrage (16) comportent une partie de préhension (18) destinée à être actionnée par un opérateur, et des moyens de limitation du couple de serrage situé entre la partie de préhension (18) et la partie 5 tubulaire (17) vissée dans le porte-aiguille (11), les moyens de limitation de couple étant aptes à coupler en rotation la partie de préhension (18) et la partie tubulaire vissée (17) lorsque le couple exercé par l'opérateur sur la partie de préhension (18) est inférieur à un couple déterminé, les moyens de limitation de couple étant aptes à découpler en rotation la partie de 10 préhension (18) et la partie tubulaire vissée (17) lorsque le couple exercé par l'opérateur sur la partie de préhension (18) est supérieur audit couple déterminé. 5. Dispositif (2) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (19) d'immobilisation de 15 l'aiguille (3) aptes à coupler en rotation l'aiguille (3) et le porte-aiguille (11). 6. Dispositif (2) selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens d'immobilisation de l'aiguille (3) comportent une goupille (19) montée respectivement dans l'aiguille (3) et dans le porte-aiguille (11).