Appareil pour le traitement d'échantillons
La présente invention a pour objet un appareil pour le traitement d'échantillons du type comportant une cartouche comprenant un tronçon de tube capillaire agencé de façon à recevoir un échantillon de liquide brut, et qui peut être divisé en un tronçon de longueur prédéterminée contenant un volume déterminé de l'échantillon de liquide dans son alésage central, et qui comprend un récipient apte à supporter ledit tronçon de tube capillaire, un dispositif d'injection de réactif agencé de manière à introduire le réactif dans ledit tronçon de tube capillaire, des moyens pour rincer et mélanger la dilution qui en résulte alors que le tronçon de tube capillaire se trouve à l'intérieur dudit récipient, et un dispositif de support agencé de façon à porter une quantité desdits récipients,
et qui peut être déplacé sur une trajectoire amenant chaque récipient dans plusieurs postes de travail auxquels des opérations sont effectuées sur eux.
Cet appareil est caractérisé par le fait qu'il comprend des indices visibles portés par chaque récipient, identifiant un réactif particulier dispensé par le dispositif d'injection du réactif, un dispositif de lecture capable de produire des signaux envoyés auxdits dispositifs d'injection du réactif réagissant auxdits indices visibles du récipient particulier, et un dispositif de déclenchement répondant audit signal et actionnant ledit dispositif d'injection du réactif uniquement lorsqu'un signal donné correspondant audit indice visible est fourni.
La présente invention sera décrite dans son application à l'analyse du sang, mais ses applications ne sont pas limitées à celle-ci. I1 faut considérer que les analyses cliniques effectuées de façon routinière dans les laboratoires des hôpitaux ont atteint, à l'heure actuelle, une importance de plus en plus grande dans le diagnostic et le traitement des maladies, de même qu'elles sont largement utilisées dans la prévention de celles-ci. En conséquence, un grand nombre d'échantillons doivent être traités quotidiennement dans la plupart des laboratoires. Récemment, des appareils appelés chimiste automatique ont été mis sur le marché, qui effectuent un certain nombre d'analyses sur plusieurs échantillons, plus ou moins en séries.
Parmi les différentes approches du problème du traitement d'un grand nombre d'échantillons, certaines utilisent un flux traversant et d'autre le système dit par fournées . La difficulté qui apparaît immédiatement dans le système du flux traversant réside dans l'identification des échantillons, dans les problèmes de contamination de même que dans les difficultés inhérentes à des appareils compliqués dans leur construction et leur fonctionnement.
La méthode par fournées de traitement des échantillons suggère l'emploi d'appareils plus simples que les appareils nécessaires au système par flux traversant. En outre, ils présentent des avantages qui semblent les destiner particulièrement aux hôpitaux et laboratoires de moyenne et petite importance. I1 est à noter toutefois que même de grands établissements peuvent bénéficier de l'invention. L'inverse n'est pas nécessairement vrai, du fait que, dans le cas d'installations compliquées et coûteuses à flux traversant, les petites institutions ne sont pas financièrement aptes à profiter des avantages de ces installations.
Le procédé dit par fournées peut permettre l'identification positive des échantillons. L'avancement des échantillons dans l'installation peut être surveillé de façon précise, l'appareil ne nécessitant, pour le traite- ment des échantillons, que des récipients qui sont relativement simples. En outre, dans la méthode par fournées, un équipement automatique ou semi-automatique déjà en possession du laboratoire peut être utilisé avec peu de changement, sinon aucun, ou peut être rapidement modifié pour convenir à un système rapide, sans qu'aucun des avantages n'ait à être sacrifié.
La fig. 1 est une vue en perspective d'un récipient pour analyse d'échantillon.
La fig. 2 en est une vue en plan.
La fig. 3 en est une coupe verticale médiane, suivant la ligne 3-3 de la fig. 1, dans la direction indiquée.
La fig. 4 est une coupe horizontale de ce récipient, suivant la ligne 4-4 de la fig. 3, dans la direction indiquée.
La fig. 5 est une coupe d'un tube capillaire montrant la manière dont une quantité de fluide brut est contenue dans celui-ci.
La fig. 6 est une coupe verticale, similaire à celle de la fig. 3, d'une forme d'exécution simplifiée du récipient, comportant une partie en forme de tube capillaire logée dans une colonne creuse, et un conduit, provenant d'une source de réactif, relié à cette colonne pour permettre d'y envoyer un liquide, à travers le tube capillaire, pour produire un échantillon de fluide dilué.
La fig. 7 est une coupe partielle verticale d'une variante d'un récipient d'échantillon illustrant la manière dont un conduit peut être relié au sommet de la colonne creuse.
La fig. 8 est une coupe partielle suivant la ligne 8-8 de la fig. 6, dans la direction indiquée.
La fig. 9 est une vue en plan d'une variante du récipient d'échantillon, représentée sans sa colonne pour rendre visibles les détails du fond de la cavité.
La fig. 10 est une coupe verticale partielle suivant la ligne 10-10 de la fig. 9, dans la direction indiquée, la colonne étant en place et un tronçon de tube capillaire étant également représenté dans l'alésage de la colonne.
La fig. 11 est une vue schématique en perspective représentant un support portant des récipients d'échantillon sur le point de recevoir des portions de tubes capillaires dans leur colonne creuse, et
la fig. 12 est une vue schématique en perspective montrant un support muni de récipients d'échantillons prêts à être remplis d'un réactif envoyé dans leurs colonnes et dans les tubes capillaires disposés dans les alésages des colonnes respectives.
La fig. 1 représente un récipient en forme de coupe 20 moulé en une résine synthétique convenable compatible avec les fluides qu'il doit contenir. Ce récipient 20 peut être jeté de sorte que tout matériau bon marché peut être utilisé pour sa fabrication. Une cavité centrale est ménagée dans ce récipient, en 22, se terminant à son extrémité inférieure au niveau 24 qui peut être considéré comme constituant le fond de la cavité, bien que l'arrangement soit prévu pour que le fluide soit situé audessous de ce niveau. Dans l'exemple représenté, les parois de la cavité sont coniques, mais d'autres formes peuvent être envisagées. La base 26 du récipient est plate pour permettre de le poser sur une table ou sur une surface plane, comme on le verra.
Le récipient 20 présente deux éléments venus d'une pièce avec lui, l'un, 28, qui ménage un passage vertical 30 de section droite rectangulaire, et l'autre, 32, en forme de support, présentant deux gorges 34 munies de rebords 36 dirigés vers l'intérieur, dans lesquelles une carte d'identification 38, ou un autre organe, peut être placé.
La carte 38 est représentée en traits mixtes à la fig. 1, et quelque peu schématiquement à la fig. 12, mais ses détails ne sont pas nécessaires à la compréhension de l'invention. il suffira de dire que la carte d'identification 38 maintenue dans le support 34, par friction, peut être positionnée dans le support au moyen d'une perforation coopérant avec une cheville 40, venue d'une pièce avec le support, et qu'elle est sensiblement plus longue que la hauteur verticale du récipient 20, de telle manière que, lorsque le récipient est monté sur une surface telle que la surface 42 de la fig. 12, la carte d'identification est suspendue à partir du bord de cette surface 42, ce qui est également visible à la fig. 1.
Le but du passage 30 est de permettre de fixer le récipient sur l'une ou l'autre des tiges verticales telles que la tige 44 de la fig. 12, ce qui permet de fixer et de positionner le récipient à côté de plusieurs autres, pour permettre d'effectuer des analyses en séries.
Une creusure peu profonde 46 est ménagée au centre du fond de la cavité 22. Une ouverture latérale 48, de section rectangulaire, ménagée dans l'épaisseur du fond du récipient ouvre dans la creusure 46. Une colonne centrale 50 est engagée dans la creusure 46, cette colonne étant creuse de façon à constituer un alésage 52 destiné à recevoir un tronçon de tube capillaire, comme cela sera indiqué plus bas. Il est à remarquer qu'il y a une communication directe entre le passage 48 et l'alésage 52 de telle manière que du liquide introduit dans l'alésage 52 soit conduit dans la cavité 22. Lors de l'emploi, du liquide est en effet forcé de l'alésage 52 dans lS cavité 22.
La colonne peut être réalisée en un matériau inerte tel que du verre, de la résine synthétique ou autre. De préférence, la colonne est formée d'un tube de plastique se trouvant dans le commerce, suffisamment rigide pour pouvoir être introduit dans la creusure 46.
Aucun tube capillaire n'est représenté aux fig. 1 à 5, mais il est à remarquer que le diamètre intérieur de l'alésage 52 est légèrement supérieur au diamètre du tube capillaire à utiliser, de manière que ce dernier puisse être mis en place facilement De même, la creusure 46 et le passage 48 doivent être tels que l'extrémité inférieure d'un tronçon de tube capillaire introduit dans l'alésage jusqu'au-fond n'entre pas en contact axialement avec une surface capable de fermer ce tube ou de boucher sa section. I1 doit exister un très petit jour entre la portion de tube capillaire et la surface intérieure de l'alésage.
La fig. 3 représente une portion de tube capillaire 54 coupé de longueur prédéterminée pour contenir un volume déterminé de liquide d'analyse 56 brut. La fig. 6 représente une forme simplifiée de récipient, désignée par 20', utilisant par ailleurs les mêmes références que le récipient 20 décrit précédemment. Les seules différences résident dans le fait que les formations 28 et 32 ne sont pas représentées, non plus qu'une creusure 58, cette dernière étant le résultat de l'application de techniques usuelles produisant une économie de moulage. Le fond du récipient 20' est représenté en 26, la colonne 50 étant fixée dans la creusure 46 de telle manière que son alésage 52 communique avec le passage 48 pour produire un passage direct pour le liquide de l'alésage dans la cavité 22.
Dans ce cas, du fait que la partie 32 n'est pas utilisée, d'autres moyens servant de poignée et de support d'identification peuvent être utilisés tels que, par exemple, des moyens magnétiques. Un revêtement de matière magnétique est indiqué symboliquement en 60 pour recevoir des informations d'identification, et une encoche 62 peut être utilisée en coopération avec une saillie ou languette, telle que représentée en 64 à la fig. 11, pour positionner les récipients 20' lorsque plusieurs d'entre eux doivent être traités automatiquement comme, par exemple, sur un convoyeur ou un râtelier. Le but prin cipal de cette figure est d'expliquer la manière dont la colonne sert à recevoir le tronçon de tube capillaire et coopère avec un dispositif d'injection de réactif.
Qu'il soit admis qu'un tronçon de tube capillaire 56 a été engagé dans l'alésage 52 de la colonne 50, soit dans un récipient tel que 20, soit dans un récipient tel que 20', représenté à la fig. 6, et qu'il est désiré de faire la dilution nécessitée par l'analyse. L'identification d'analyse sera reportée soit sur la carte 38 soit sur une surface magnétique 60, à l'aide d'indices sensibles à l'être humain ou à la machine.
Un conduit flexible 66 est relié à une source de réactif telle qu'une bouteille de diluant convenant à l'analyse à effectuer; un embout 68, servant d'accouplement, termine le conduit 66 et présente une partie évasée 70 qui s'adapte étroitement sur l'extrémité supérieure de la colonne 50 afin que le liquide amené par le conduit 66 soit forcé dans l'alésage 52, de telle sorte qu'il rince le liquide brut 56 se trouvant dans le passage central du tube capillaire 54 et pénètre dans la cavité 22 du récipient 20 ou 20'.
De cette manière, le volume exact de diluant peut être forcé dans le récipient, et, afin d'assurer que la dilution et le mélange soient complets, après que le liquide a quitté la source de réactif, un gaz, tel que de l'air, peut être forcé dans le conduit 66, ce qui sert à souffler tout le liquide hors du tube capillaire; si l'insufflation est poursuivie, l'air bouillonne ensuite dans le liquide de la cavité 22, assurant le mélange. Comme les dimensions de l'installation sont très petites, les pressions utilisées non seulement pour le liquide mais pour le gaz doivent être faibles pour permettre de réaliser les fonctions désirées et sans souffler de liquide hors du récipient. Un récipient typique est inférieur à 25 mm de haut et à environ 150 mm de diamètre intérieur à son extrémité supérieure, le diamètre allant en diminuant vers le fond et, au niveau 24, étant d'environ 5 mm.
La dimension de la cavité est telle qu'elle contient aisément un volume de liquide d'environ 2 à 3ml.
Un dispositif d'étanchéité peut être utilisé pour assurer la liaison entre l'embout 68 et l'extrémité libre de la colonne 50, ce dispositif d'étanchéité pouvant être constitué par un petit O-ring 72 engagé dans une gorge ménagée à l'intérieur de la partie évasée 70.
L'embout 68 peut être constitué par un plongeur qui est relié à une source de réactif munie d'un dispositif de dosage et de moyens automatiques d'injection du réactif ou du diluant, comme cela sera expliqué plus loin.
L'arrangement permettant l'introduction du liquide dans le récipient après que le tronçon de tube capillaire a été placé dans l'alésage 52, tel que représenté à la fig.
6, ne nécessite aucune forme spéciale de la colonne centrale 50. I1 peut être constitué par le simple tronçonnage d'un tube de plastique se trouvant sur le marché, engagé dans la creusure 46. Le récipient est moulé d'une pièce, soit sous la forme d'un simple récipient 20', ou sous la forme du récipient 20, tous deux ayant une creusure centrale. La pièce de tube plastique doit être assez rigide pour pouvoir être pressée dans la creusure et rester en place sans avoir besoin d'y être scellée. Du verre pourra également être inséré de la même manière. I1 serait bien préférable de pouvoir mouler la colonne d'une pièce avec le récipient si les techniques de moulage ne nécessitaient pas des moules aussi complexes. Actuellement, un tel moulage en une pièce ne peut pas être réalisé de façon économique.
La fig. 7 représente une variante de la colonne. Dans cette variante, la colonne 50' diffère de celles qui ont été décrites précédemment en ce qu'elle présente une ouverture évasée en 51. A tous autres égards, le récipient 20" peut être identique aux deux autres récipients décrits. L'ouverture évasée ménage une entrée 53 qui peut recevoir un élément mâle d'accouplement conique 70' situé à l'extrémité d'un conduit 66 qui mène au récipient de diluant 20". La creusure d'entrée 53 guide l'élément d'accouplement 70' et assure son siège. Cet arrangement est pratique du fait qu'il ne nécessite aucune garniture pour empêcher du jeu. L'engagement conique peut être amélioré par un rectifiage ou d'autres techniques qui garantissent un assemblage précis. Un autre avantage de l'embouchure évasée 51 réside dans le fait qu elle facilite l'introduction du tronçon de tube capillaire dans la colonne.
En d'autres termes, elle sert de guidage pour cette fonction également. Dans le cas où l'on travaille sur un grand nombre de récipients et l'on insère des tronçons de tubes capillaires dans chacun d'eux, l'emploi d'un chablon d'engagement permet d'effectuer ce travail à la machine, d'une façon plus sûre, comme cela sera expliqué plus loin.
Dans les récipients 20 et 20', le passage 48 se présente sous forme d'un prolongement latéral de la creusure 46, mais est plus profond que celle-ci, de sorte que le liquide passe librement de l'alésage 52 dans le passage.
Ces dimensions sont choisies de telle manière que le fond 47 de la creusure 46 n'ait qu'une intersection partielle avec le passage 48, tout en ménageant un support suffisant pour l'extrémité de la colonne et du tube capillaire et un passage pour le liquide.
La fig. 8 est une coupe à grande échelle du passage 48. Elle montre l'extrémité antérieure de la colonne 50, l'alésage 52, l'extrémité inférieure du tronçon du tube capillaire 54 et l'ouverture 56 constituée par le canal central du tube capillaire 54, qui normalement est rempli de liquide brut tel que du sang 56, mentionné précédemment. I1 apparaît de cette vue que le support pour l'extrémité inférieure du tube capillaire 54 est ainsi ménagé sans pour autant que l'alésage 56' de ce tube soit obturé, de sorte que le fluide peut couler facilement dans le passage 48 et, de là, dans la cavité 22.
Si une pression déterminée est appliquée au réactif introduit dans le tronçon du tube capillaire 54, toute cette pression se retrouve au passage 48. Si la capacité de transport des liquides par le passage 48 est augmentée, le risque est moindre que du liquide soit projeté hors du récipient. De préférence, une construction telle que celles des fig. 9 et 10 est utilisée. Dans ce cas, des pieds radiaux 80 sont moulés dans le fond de la cavité 22 du récipient, tel que le récipient 20, 20' ou 20". La surface supérieure de ces pieds est située dans un plan qui, dans les constructions précédentes, aurait déterminé le fond 24 de la cavité 22; ici toutefois, du fait que les passages 82 résultants, en forme de secteurs, présentent une surface beaucoup plus grande que les faces supérieures des pieds 80, ils constituent pratiquement le fond du récipient.
Les pieds 80 ne vont pas jusqu'au centre du récipient mais sont écourtés pour que soit ménagée une ouverture centrale 84 communiquant librement avec les passages 82. Les extrémités intérieures des pieds 80 sont dégagées en 86 pour former des sièges destinés à recevoir l'extrémité inférieure de la colonne, ce qui est l'équivalent de la creusure 46 décrite précédemment. Dans le cas présent, le contact est assuré en quatre points de l'extrémité inférieure de la colonne 50, ce qui n'est pas représenté à la fig. 9 mais est visible à la fig. 10. La longueur des pieds 80 est choisie de telle manière que des dégagements 86 s'étendent radialement vers l'intérieur sur une distance suffisante pour constituer un support pour l'extrémité inférieure du tube capillaire 54 lorsque ce dernier est engagé à fond dans l'alésage 52, sans en obturer le canal central.
A la fig. 10, les chemins du fluide liquide provenant de l'alésage central du tube capillaire 54 dans le passage 82 et, de là, dans la cavité 22, ont été illustrés. On voit que la pression du liquide décroît dans chacun des passages 82; le liquide se divise en quatre flux de sorte qu'il se mélange mieux; de plus, lorsque de l'air est injecté, il se produit des bulles en quatre endroits différents, ce qui provoque également un brassage supplié mentaire efficace. Ily a en outre moins de risques que se produisent des rejaillissements.
En se référant à la fig. 11, on voit plusieurs récipients 20, 20' ou 20" montés sur un convoyeur ou râtelier 90, positionnés par les moyens décrits formés de saillies 64 du convoyeur coopérant avec les encoches 62 du récipient. La construction représentée de façon générale en 92 peut constituer un moyen de positionnement ou de support utilisable en lieu ou en plus des moyens de positionnement. Le but de cette illustration est de montrer comment plusieurs tronçons de tubes capillaires 54, de longueurs convenables (et par conséquent contenant des volumes prédéterminés de liquide), peuvent être introduits dans les colonnes de plusieurs récipients se dépla çant en regard du dispositif d'injection de réactif. Ici, ledit dispositif d'injection est indiqué en 94 et il alimente des tronçons de tubes capillaires à raison d'un à la fois, logés dans les colonnes des récipients qui défilent.
La position des postes d'injection est déterminée par rapport au convoyeur 90 et par rapport aux récipients portés par celui-ci. Chaque récipient s'arrête en un poste suffisamment longtemps pour recevoir son tronçon de tube respectif, puis avance. Une construction telle que représentée à la fig. 7 est très avantageuse dans ce cas, du fait qu'elle guide l'insertion des tronçons de tubes capillaires, de sorte que le positionnement du convoyeur 90 par rapport au poste d'insertion et au dispositif d'alimentation 94 n'a pas besoin d'être aussi précis.
n est à remarquer qu'un nombre prédéterminé de récipients peuvent recevoir des tronçons de tubes contenant du fluide brut de la même source pour que soient effectuées plusieurs analyses, ou que chaque tube reçoit
un liquide d'une source différente. 11 est, par conséquent, important de permettre une identification exacte entre la source et le récipient portant l'échantillon brut qui
en provient.
A la fig. 12 est illustrée une forme d'appareil d'analyse d'échantillons de fluide dans laquelle les récipients d'échantillons 20 sont sensiblement ceux des fig. 1 à
4, chacun d'eux étant fixé à une tige 44 portée par un
râtelier 96. Chaque récipient est muni d'une carte d'iden
tification 38 suspendue à son support de manière à pouvoir se déplacer en regard d'un appareil imprimeur lors
que l'analyse a lieu. En conséquence, l'information
d'identification est portée sur ces cartes sous la forme
d'indices, sensibles à l'être humain et à la machine. Dans la pratique, un râtelier 96 contiendra des échantillons
d'une même source ou de plusieurs d'entre elles, mais
dans chaque cas le récipient est facilement identifiable,
aussi bien en ce qui concerne la source que le type d'analyse à effectuer.
Le râtelier est porté par une monture qui le déplace par rapport à plusieurs postes dont chacun assure une alimentation en réactif différent. I1 est nécessaire que le réactif convenable puisse être introduit dans chaque récipient selon l'analyse à effectuer, ce que réalise le présent appareil.
Aux trois postes, représentés schématiquement à la fig. 12 par les trois cylindres 100, 101 et 102, il est désiré que trois réactifs différents soient injectés dans ceux des récipients qui le nécessitent. Chaque cylindre peut constituer une partie d'un appareil d'injection de réactif liquide, pas très différent de ceux que l'on trouve dans les machines pour le remplissage des bouteilles, de construction connue, mais alimenté suivant un système décrit ci-après. Les machines sont reliées à des sources de réactifs de différents types, non représentées, et qui, lors du fonctionnement, sont munies chacune d'un tube portant un dispositif d'accouplement qui coopère avec l'extré- mité libre de la colonne se trouvant dans le récipient convenable.
A la fig. 12, les accouplements sont représentés en 68 sur les extrémités inférieures de plongeurs correspondants 103. Le plongeur central est représenté en position inférieure mais les deux autres en position au corps rétracté.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 12, chaque poste comporte, outre les dispositifs d'injection du réactif, un lecteur 104 sensible aux indices portés par les cartes d'identification 38. Chaque lecteur est agencé de manière à ne répondre qu'à la description de l'analyse qui nécessite le réactif qui peut être introduit à cette station. Ainsi, à moins qu'une carte d'identification porte des indices particuliers auxquels le lecteur répond, il ne se passe rien à cette station, que le râtelier 96 se déplace ou soit stationnaire. Lorsqu'une description d'analyse produit une réponse du lecteur, le mouvement du râtelier est stoppé, le récipient étant positionné dans le poste commandé par le lecteur.
Un dispositif de sélection répondant au même signal est alors actionné pour mettre en service le dispositif d'injection du réactif pour remplir le récipient, le plongeur amenant l'accouplement 68 vers le bas sur la colonne et forçant le liquide dans l'alésage 52 de celle-ci, amenant ainsi dans le récipient l'échantillon convenablement dilué pour l'analyse. Après que le liquide a été introduit, le plongeur retire l'accouplement 68 de sorte que le râtelier est alors libre de se déplacer à nouveau. Des râteliers peuvent être agencés de manière à se déplacer en regard d'une seule ou de plusieurs stations. L'identification positive des échantillons et des sources ne rend pas nécessaire que les récipients soient montés sur le râtelier 96 dans un ordre
particulier.