Brevet FR3110696A1 — publié le 20211126

La présente invention est relative à un boîtier d’échantillonnage et à un automate modulaire formé par ce boitier d’échantillonnage lorsqu’il est relié à une station de pilotage. Ce boîtier comprend notamment un dispositif supportant un ensemble (3) constitué d’une plaque de puits (4), d’un adaptateur à bouchons (5) comportant autant d’orifices que de puits et disposée sur ladite plaque de puits (4), et de bouchons (6), chaque bouchon (6) coopérant avec un seul puits de la plaque (4). Application dans le domaine de l’analyse d’échantillons biologiques. Figure de l’abrégé : Fig. 5 Boîtier d’échantillonnage et automate modulaire comprenant ce boitier d’échantillonnage La présente invention est relative à un boîtier d’échantillonnage et à un automate modulaire formé par ce boitier d’échantillonnage lorsqu’il est relié à une station de pilotage. Les processus techniques en matière d’analyses d’acides nucléiques de type ADN ou ARN doivent répondre aux exigences de la norme ISO/CEI 15189 concernant les laboratoires de biologie médicale ou de la norme ISO/CEI 17025 concernant les laboratoires d’étalonnages et d’essais. Les exigences de ces normes sont notamment axées sur la lutte contre les contaminations de l’opérateur et des échantillons ainsi que sur la traçabilité de ces derniers, depuis la réception au laboratoire jusqu’au rendu des résultats. Cette notion de traçabilité est d’autant plus critique lorsque les laboratoires doivent analyser plusieurs centaines ou milliers d’échantillons par mois. A cet effet, de nombreuses solutions techniques et instrumentales ont été développées pour assurer la qualité des résultats depuis l’étape de lyse cellulaire jusqu’au résultat d’analyses. En revanche, l’étape préliminaire, dite d’échantillonnage, qui consiste à positionner un échantillon (ou une fraction d’échantillon) donné dans son emplacement pour l’analyser, reste une étape manuelle qui ne présente pas toutes les garanties nécessaires pour éviter tout risque d’inversion d’échantillons ou de contamination. Les conséquences peuvent être critiques dans le cadre d’une analyse. Sur la , sont représentées les différentes étapes du processus classique de détection d’acides nucléiques par biologie moléculaire, par exemple du coronavirus SARS-CoV-2 (COVID-19). L’étape d’échantillonnage (A) est manuelle tandis que toutes les autres étapes du processus d’analyse à savoir, la lyse cellulaire (B), l’extraction d’acides nucléiques (C) et la détection par réaction de polymérisation en chaîne en temps réel (RT-PCR) (D) sont automatisées. L’étape d’échantillonnage est d’autant plus critique qu’il s’agit du point d’entrée de tout échantillon dans la chaîne d’analyses. Ainsi, il existe aujourd’hui un réel besoin pour un dispositif intégré permettant d’assurer la traçabilité et l’échantillonnage des prélèvements biologiques sans risque de contamination ni risque d’inversion. L’échantillonnage des prélèvements biologiques consiste à insérer tout ou partie d’un échantillon biologique, solide ou liquide, dans un emplacement prévu pour son analyse, par exemple dans un tube individuel ou dans un puits d’une plaque de 96 positions. Ce prélèvement peut être la tête d’un écouvillon contenant l’élément biologique à analyser, ou directement un liquide biologique. Cette étape est suivie de la lyse cellulaire qui consiste à rajouter des réactifs qui casseront les membranes des cellules pour libérer les acides nucléiques (ADN et ARN). Avec l’apparition de la crise sanitaire du COVID-19 et la nécessité de réaliser un dépistage massif de la population, les laboratoires de biologie médicale se sont équipés massivement de systèmes d’extraction d’acides nucléiques «ouverts» (ex : KingFisherTM Flex system de la société ThermoFisher) qui leur permettent de traiter directement jusqu’à 96 prélèvements dans une plaque à puits profonds. L’inconvénient est que l’échantillonnage doit être réalisé en plaque «ouverte» au lieu de tubes individuels «fermés». L’usage d’une plaque 96 puits ne permet donc pas de fermer chaque emplacement, contrairement à un tube, ce qui accroit le risque d’erreur de positionnement et de contamination inter-puits. Cet échantillonnage est réalisé manuellement au sein de la plaque, et il n’est en effet pas toujours aisé d’insérer le bon échantillon au bon emplacement et sans contamination des puits adjacents. Cette étape est répétitive lorsque des centaines d’échantillons sont analysés par jour et nécessite donc que le technicien soit très attentif pour éviter toute erreur. Etant donné que l’échantillonnage est l’étape la plus critique de tout le processus d’analyse, elle se doit donc d’être optimisée afin d’éviter tout risque de contamination des échantillons et de l’opérateur ou d’erreur de positionnement pour garantir la qualité des résultats d’analyses. Par ailleurs, dans certaines conditions d’analyse, il a été constaté que l’échantillonnage de prélèvements biologiques devait être réglementairement réalisé sous un poste de sécurité microbiologique (PSM) de type 2. Cet environnement, contraint en terme d’espace, couplé à un volume élevé d’échantillons à analyser est une source évidente de contaminations et d’erreur de traçabilité. Il n’existe à ce jour aucun dispositif d’échantillonnage pouvant être intégré sous PSM2 capable de traiter un grand nombre d’échantillons dans le respect de l’exigence de la norme ISO/CEI 15189. Aussi un des buts de la présente invention est-il de fournir un boîtier d’échantillonnage qui permet d’obvier aux différents inconvénients cités ci-dessus. Un autre but de l’invention est de connecter ce boîtier d’échantillonnage à une station de pilotage composé d’une partie informatique et d’une partie électronique pour former un automate modulaire. Ces buts, ainsi que d’autres qui apparaîtront par la suite sont atteints par un boîtier d’échantillonnage qui est, selon la présente invention, caractérisé par le fait qu’il comprend notamment un dispositif supportant un ensemble constitué d’une plaque de 96 puits (appelée également plaque à puits profonds ou deepwell), d’un adaptateur à bouchons comportant autant d’orifices que de puits et disposée sur cette plaque de puits, et de bouchons, chaque bouchon coopérant avec un seul puits. Selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, le boîtier d’échantillonnage comprend un tiroir supportant la plaque de puits et l’adaptateur à bouchons. Avantageusement, le boîtier d’échantillonnage comprend des moyens pour faire coulisser le tiroir dans son support qui sont coordonnés avec des moyens pour retirer et remettre les bouchons des puits. De préférence, le tiroir coulisse entre une position dans laquelle les bouchons sont retirés ou remis en place, et une seconde position dans laquelle un échantillon à analyser est introduit dans le puits dont le bouchon a été retiré. Avantageusement, le boîtier d’échantillonnage comprend aussi un harpon pour retirer et remettre chaque bouchon. De préférence, le tiroir est composé de deux parties : un socle pour recevoir la plaque de puits et un bouclier amovible permettant de maintenir cette plaque sur ce socle pendant l’échantillonnage. La description qui va suivre et qui ne présente aucun caractère limitatif doit être lue en regard des figures annexées parme lesquelles : représente les différentes étapes du processus classique de détection par biologie moléculaire ; est une vue de face d’un boîtier d’échantillonnage selon la présente invention ; est une vue latérale du boîtier d’échantillonnage selon la ; est une vue schématique en perspective du tiroir d’échantillonnage selon un exemple de réalisation de l’invention ; est une vue en perspective de l’assemblage d’une plaque à puits profonds avec un adaptateur à bouchons et des bouchons ; est une vue schématique interne, vue de dessus, du boîtier d’échantillonnage avec le tiroir sorti ; est une vue schématique interne, vue de dessus, du boîtier d’échantillonnage avec le tiroir en position fermé. Ainsi qu’on peut le voir sur les figures, un boîtier d’échantillonnage 1 comprend, selon la présente invention, notamment un dispositif 2 supportant un ensemble 3 constitué d’une plaque de puits 4, d’un adaptateur à bouchons 5 et des bouchons 6, chaque bouchon coopérant avec un seul puits de la plaque de puits 4. L’adaptateur à bouchons 5 permet de recouvrir tous les puits d’une plaque 96 puits 4 afin d’éviter toute contamination inter-puits, lors de l’insertion dans chacun de ces puits, des échantillons à analyser, que ceux-ci soient solides ou liquides. L’adaptateur à bouchons 5 comporte 96 trous et est conçu pour se poser au-dessus d’une plaque de puits 4 quel qu’en soit le fabricant : les 96 trous de celle-là se superposant parfaitement aux 96 orifices de la plaque de puits 4 recevant les échantillons. L’ajout de bouchons 6 permet alors d’isoler chaque puits de la plaque de puits 4. Avec un tel dispositif 2, il est possible de réaliser un échantillonnage manuel de la plaque de puits 4. Il est alors nécessaire de retirer un bouchon 6 à l’aide d’une pince stérile pour pouvoir insérer l’élément à analyser dans le puits ainsi ouvert. Le bouchon 6 est ensuite replacé manuellement à l’aide de la pince à son emplacement d’origine. Le risque de contamination est maitrisé par la présence de bouchons 6 et l’ouverture d’un seul puits à la fois. Selon un mode de réalisation automatisable de la présente invention, le dispositif 2 est un tiroir pouvant coulisser à l’intérieur et à l’extérieur du boîtier d’échantillonnage 1. Le tiroir 2 étant conçu pour accueillir une plaque 96 puits au standard de l’ANSI/SLAS (American National Standards Institute - Society for Laboratory Automation and Screening) comme par exemple, une plaque deepwell ou PCR. Le tiroir 2 ainsi que l’adaptateur à bouchons 5 sont fabriqués dans un matériau facilement décontaminable tel que l’aluminium ou l’acier inoxydable. Le boîtier d’échantillonnage 1 est composé des éléments suivants : un tiroir coulissant 2 composé d’un socle 7 permettant de recevoir n’importe quel type de plaque 96 puits 4 (plaque Deepwell ou PCR par exemple) et d’un bouclier amovible 8 permettant de la maintenir sur le socle 7. L’ensemble 3 est déposé dans ce tiroir 2 lorsque le bouclier 8 est retiré. L’ensemble 3 s’insère dans le tiroir 2 grâce à des rails de guidage 9 spécifiques de l’adaptateur à bouchons 5 et de la plaque d’échantillonnage 4. Le bouclier 8 est repositionné sur le tiroir 2 après insertion de l’ensemble 3. Le bouclier comporte des tiges guides 10 permettant d’assurer son bon positionnement sur le tiroir 2. un orifice 11 sur sa façade avant (c’est-à-dire celle face à l’opérateur) qui est ajusté à la forme du tiroir 2 évitant à l’opérateur tout risque de blessure lors de la fermeture du tiroir 2. un moyen pour enlever et remettre chaque bouchon 6, tel qu’un harpon 12 afin de permettre ensuite le dépôt d’un échantillon dans le puits considéré. Il peut aussi comprendre : une caméra verticale 13 permettant de prendre une photographie de chaque puits de la plaque 4. Cette fonctionnalité permet de s’assurer qu’un bouchon 6 est bien présent avant ouverture, que le puits d’intérêt est bien vide avant échantillonnage puis rempli avec un prélèvement biologique et que le bouchon 6 a bien été repositionné sur le puits après insertion de ce prélèvement. un lecteur de code-barres interne 14 permettant d’identifier la plaque de puits 4 lorsqu’un code-barres y est accolé. Le tiroir 2 peut se mouvoir uniquement suivant l’axe Y (avant/arrière) 15 ce qui permet d’axer l’ensemble 3 sous le harpon 12 pour retirer et repositionner, successivement, les bouchons 6 d’une colonne de l’adaptateur à bouchons 5. Pour disposer un ensemble 3 dans ce tiroir 2, on enlève le bouclier 8 et on insère cet ensemble 3, puis on replace le bouclier 8. Une fois le bouclier refermé, seuls les bouchons 6 ainsi que l’adaptateur 5 restent apparents. La plaque est maintenue en position grâce au bouclier 8 du tiroir 2. Lorsqu’une plaque PCR est utilisée à la place d’une plaque à puits profonds, l’ajout d’un rehausseur permet de maintenir la plaque PCR juste en-dessous de l’adaptateur à bouchons. Le harpon 12 peut se mouvoir sur un axe X (gauche/droite) 16 et un axe Z (haut/bas) 17. Le déplacement du harpon 12 suivant l’axe X permet de retirer les bouchons 6 d’une ligne de l’adaptateur 5. Il se meut de façon connue sur les axes 16 et 17 disposés au-dessus du tiroir 2. Le tiroir 2 du boîtier d’échantillonnage 1 est en position fermée lorsque le harpon 12 doit retirer un bouchon 6 de l’adaptateur à bouchons 5 pour ouvrir un puits de la plaque de puits 4. Le tiroir 2 s’ouvre ensuite pour ne laisser apparaitre qu’un seul emplacement ouvert, tous les autres puits étant fermés évitant ainsi toute contamination inter-puits. Ainsi, le tiroir 2 est mobile entre une première position dans laquelle il est rentré dans le boîtier d’échantillonnage 1, placé sous le harpon 12 et hors de portée de l’opérateur, et une seconde position dans laquelle il a coulissé vers l’opérateur pour que celui-ci puisse introduire un échantillon dans le seul puits ouvert de la plaque de puits 4, sans risque de contamination et sans risque d’erreur de positionnement. Le boîtier d’échantillonnage 1 est de taille réduite pour ne contenir qu’un minimum d’éléments mécaniques liés aux déplacements du tiroir et du harpon. Le boîtier d’échantillonnage peut ainsi être connecté à une station de pilotage composé d’une partie informatique et d’une partie électronique : la partie informatique permet de piloter les actions du boîtier d’échantillonnage 1 suivant une séquence de traitement définie. Elle est reliée à un système de douchette de code-barres afin d’assurer la traçabilité des échantillons et de référencer la position de chaque échantillon dans chacun des 96 emplacements de la plaque de puits 4 (création du plan de plaque). Un banc photographique peut également y être connecté afin de prendre une photo des prélèvements avant échantillonnage ; la partie électronique permet d’intégrer les cartes et composants électroniques nécessaires au fonctionnement du boîtier d’échantillonnage 1. Par exemple, on peut y connecter une pédale qui viendra actionner le harpon 12 pour le retrait et la remise des bouchons 6 afin de travailler en mode «mains libres». L’opérateur peut ainsi réserver l’utilisation de ses deux mains pour manipuler les échantillons sans avoir à toucher l’automate, évitant ainsi tout risque de contamination du dispositif au cours de son utilisation. Le boîtier d’échantillonnage constitue donc avec la station de pilotage un ensemble modulaire et mobile. Le boitier d’échantillonnage (1) peut être intégré dans la station de pilotage. L’automate modulaire peut alors comprendre une station de pilotage qui intègre un boitier d’échantillonnage (1). Dans une version alternative, l’automate modulaire peut être formé par le boîtier d’échantillonnage (1) et qui est relié à la station de pilotage, formant ainsi deux ensemble distincts. Dans cette version ledit boitier d’échantillonnage et la station de pilotage sont reliés et forment l’automate modulaire, mais ledit boitier d’échantillonnage et ladite station de pilotage sont distincts l’un de l’autre, ladite station de pilotage n’intégrant pas ledit boitier d’échantillonnage. Ainsi que l’aura compris l’homme du métier, le boîtier d’échantillonnage est aussi compact que possible pour être positionné dans un poste de sécurité microbiologique (PSM) de type 2 ou tout autre type de poste de sécurité (ex : boite à gants) permettant de protéger l’opérateur par rapport à la nature du prélèvement. Cet aspect compact du boîtier d’échantillonnage selon la présente invention permet également de le positionner dans un laboratoire mobile ou sur n’importe quelle paillasse de laboratoire. Boîtier d’échantillonnage (1) caractérisé par le fait qu’il comprend notamment un dispositif (2) supportant un ensemble (3) constitué d’une plaque de puits (4), d’un adaptateur à bouchons (5) comportant autant d’orifices que de puits et disposée sur ladite plaque de puits (4), et de bouchons (6), chaque bouchon (6) coopérant avec un seul puits de la plaque (4). Boîtier d’échantillonnage (1) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif (2) supportant l’ensemble (3) est un tiroir (2). Boîtier d’échantillonnage (1) selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu’il comprend des moyens pour faire coulisser le tiroir (2) dans son support qui sont coordonnés avec des moyens pour retirer et remettre les bouchons des puits. Boîtier d’échantillonnage (1) selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le tiroir (2) est mobile et est configuré pour coulisser entre une position dans laquelle les bouchons sont retirés ou remis en place, et une seconde position dans laquelle un échantillon à analyser est introduit dans le puits dont le bouchon a été retiré. Boîtier d’échantillonnage (1) selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu’il comprend aussi un harpon (13) pour retirer et remettre chaque bouchon. Boîtier d’échantillonnage (1) selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le tiroir (2) est composé de deux parties : un socle (7) permettant de recevoir l’ensemble (3) et un bouclier amovible (8) permettant de maintenir ladite plaque sur ledit socle (7). Boîtier d’échantillonnage (1) selon l’une quelconque des revendication 1 à 6, caractérisé en ce qu’il présente un faible encombrement et est configuré pour être installé dans un poste de sécurité microbiologique ou un laboratoire mobile. Boîtier d’échantillonnage (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu’il est configuré pour être connecté à une station de pilotage. Station de pilotage configurée pour être connecté à un boîtier d’échantillonnage (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait qu’elle est composée d’une partie informatique et d’une partie électronique nécessaire au fonctionnement dudit boîtier d’échantillonnage (1). Automate modulaire, caractérisé en ce qu’il comprend une station de pilotage selon la revendication 9 qui intègre un boitier d’échantillonnage (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8. Automate modulaire selon la revendication 10, caractérisé en ce qu’il est formé par le boîtier d’échantillonnage (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 et qui est relié à la station de pilotage, formant ainsi deux ensembles distincts.