CH625882A5 - - Google Patents

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CH625882A5
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Jean Guigan
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Jean Guigan
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    • B04B—CENTRIFUGES
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    • B04B5/04—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers
    • B04B5/0407—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles
    • B04B5/0428—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles with flexible receptacles
    • G—PHYSICS
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    • B04B5/04—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers
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Description

L'invention concerne le conditionnement d'un échantillon de liquide en vue de son analyse, au moyen de dispositifs du type comportant une pluralité de cellules périphériques présentant deux faces parallèles pour une mesure optique et reliées à un réceptacle central recevant ledit échantillon, chacune desdites cellules étant destinée à contenir un réactif.
Il a déjà été proposé dans le domaine de la bactériologie de tels dispositifs constitués par un boîtier circulaire dans lequel est aménagée une cuvette centrale recevant l'échantillon de suspension bactérienne, de laquelle partent une pluralité de canaux radiaux formant des pipettes calibrées, chacun desdits canaux débouchant par un étranglement capillaire dans une cuvette optique contenant un milieu de culture et un antibiotique lyophilisés: ainsi, la cuvette centrale et les canaux sont remplis statiquement (le volume dans chaque canal étant calibré grâce à l'étranglement d'extrémité), un bouchon vient ensuite isoler simultanément tous les canaux radiaux, puis une mise en rotation rapide provoque le transfert de chaque canal vers la cuvette optique associée (la centrifugation permettant le passage des étranglements). Ces dispositifs, quoique très performants, présentent néanmoins certaines limitations si l'on désire les utiliser en analyse classique d'un échantillon de liquide, et non plus en bactériologie: en effet, le dimensionne-ment reste limité inférieurement par la présence des pipettes calibrées déjà très petites et terminées par un étranglement. Or une analyse sur place, à l'aide d'un dispositif d'analyse portatif, exige une «miniaturisation» nettement plus poussée, avec un dispositif de conditionnement dont le boîtier pourrait par exemple avoir un diamètre de l'ordre de 4 centimètres, une telle «miniaturisation» devenant très difficilement réalisable et d'un prix de revient excessif si l'on utilise des pipettes radiales calibrées.
La présente invention a pour objet de proposer un dispositif de conditionnement dont la cenception permet un dimen-sionnement beaucoup plus réduit que celui des dispositifs antérieurs, cette conception restant simple et propre à une fabrication en grande série par des moyens de moulape classique.
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Il s'agit plus particulièrement d'un dispositif de conditionnement d'un échantillon de liquide en vue de son analyse, ledit dispositif comportant une pluralité de cellules périphériques présentant deux faces parallèles pour une mesure optique et reliées à un réceptacle central recevant ledit échantillon, chacune desdites cellules étant destinée à contenir un réactif, caractérisé par le fait que lesdites cellules sont calibrées et qu'il comporte pour chaque cellule des moyens d'acheminement de l'échantillon du réceptacle vers ladite cellule en vue d'un remplissage total de celle-ci par centrifugation et des moyens d'échappement de l'air contenu dans ladite cellule vers ledit réceptacle, lesdits moyens d'acheminement comprenant un orifice d'admission dans chaque cellule, lesdits moyens d'échappement comprenant un orifice plus proche de l'axe de rotation que ledit orifice d'admission et débouchant dans ledit réceptacle, lesdits orifices étant en outre dimensionnés de façon à retenir le liquide contenu dans chaque cellule après remplissage total de celle-ci.
Le dispositif selon l'invention peut présenter en outre l'une au moins des caractéristiques suivantes:
— les moyens d'acheminement de l'échantillon sont constitués pour chaque cellule par au moins un conduit ménagé dans une cloison radiale délimitant la cellule, ledit conduit reliant le réceptacle central à l'orifice d'admission au voisinage duquel il présente un rétrécissement empêchant tout retour de liquide, ledit orifice d'admission débouchant de la cloison radiale de préférence au voisinage de la face de la cellule la plus éloignée de l'axe de rotation,
— le conduit a sensiblement la forme d'un L et présente un trajet radial de grande longueur,
— le conduit a sensiblement la forme d'un T, de façon à alimenter deux cellules voisines, et présente un trajet radial de grande longueur,
— le conduit est délimité par une rainure pratiquée sur la face supérieure de la cloison radiale associée et par la face inférieure d'un couvercle assurant l'obturation des cellules,
— le conduit est délimité par la face supérieure de la cloison radiale associée et une rainure pratiquée sur la face inférieure d'un couvercle assurant l'obturation des cellules,
— les moyens d'échappement de l'air sont constitués pour chaque cellule par un simple orifice pratiqué dans la face de la cellule la plus proche de l'axe de rotation et dont la section permet en l'absence de centrifugation l'arrêt par capillarité du liquide occupant ladite cellule, ledit orifice étant avantageusement pratiqué dans la zone supérieure de ladite face,
— pour chaque cellule, la hauteur de la face la plus proche de l'axe de rotation est supérieure à la hauteur de la face la plus éloignée dudit axe, en vue d'une meilleure expulsion de l'air contenu dans ladite cellule,
— le réceptacle central est délimité par un fond à bord périphérique relevé et la partie centrale d'un couvercle d'obturation des cellules dans lequel est pratiqué une ouverture pour l'introduction de l'échantillon, la partie centrale dudit couvercle ayant de préférence sensiblement la forme d'un dôme au sommet duquel est pratiquée ladite ouverture d'introduction,
— le fond du réceptacle présente une zone centrale bombée en vue d'une meilleure centrifugation de l'échantillon,
— le fond du réceptacle présente quelques nervures radiales favorisant l'entraînement du liquide lors de la centrifugation,
— le dispositif comporte en outre une substance filtrante disposée entre le réceptacle central et les cellules périphériques calibrées; ladite substance, avantageusement choisie parmi les gels filtrants, les esters cellulosiques, l'amiante, se présente sous la forme d'une cheminée définissant les parois latérales dudit réceptacle ou encore est disposée au niveau des moyens d'acheminement de l'échantillon.
L'invention concerne également un dispositif d'analyse d'un échantillon de liquide, comprenant un dispositif de conditionnement tel que défini précédemment, associé à des moyens de lecture optique et à des moyens d'affichage des résultats de la lecture.
Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif, en référence aux figures du dessin annexé où:
— la figure 1 est une vue de dessus d'un dispositif de conditionnement conforme à l'invention dont le couvercle a été partiellement arraché,
— la figure 2 est une coupe selon II—II de la figure 1,
— la figure 3 est une vue en perspective, avec arrachement partiel, du dispositif de la figure 1,
— la figure 4 est une vue en perspective d'une variante de dispositif de conditionnement conforme à l'invention, pour un observateur situé dans un plan intermédiaire entre le boîtier et le couvercle avant leur assemblage,
— la figure 5 est une vue de dessus d'une autre variante du dispositif de l'invention, le vouvercle dudit dispositif étant partiellement arraché,
— la figure 6 est une coupe selon VI—VI de la figure 5,
— la figure 7 est une vue en perspective éclatée d'une variante du dispositif illustré à la figure 4.
Figures 1 à 3, un dispositif de conditionnement comporte une pluralité de cellules périphériques calibrées 1 reliées à un réceptacle central 2. Les cellules contiennent chacune un réactif (non représenté), déposé par exemple sous forme d'une pellicule lyophilisée, et le réceptacle reçoit l'échantillon de liquide 3 (figure 2) en vue de son analyse, ledit échantillon étant introduit par une ouverture centrale 4.
Conformément au principe fondamental de l'invention, on remplit totalement les cellules avec l'échantillon par centrifugation, le remplissage nécessitant un échappement de l'air contenu dans lesdites cellules, la constitution du dispositif permettant de retenir le liquide dans les cellules après cessation de la centrifugation, de sorte que la cellule faisant fonction de chambre de lecture remplit aussi une fonction de pipette par le calibrage de son volume.
Les moyens qui vont être décrits ci-après permettent un remplissage total des cellules et un échappement complet de l'air y régnant, tout en assurant le maintien et l'indépendance du volume de liquide de chaque cellule.
Ainsi, le dispositif comporte pour chaque cellule d'abord des moyens d'acheminement de l'échantillon du réceptacle vers ladite cellule, puis des moyens d'échappement de l'air contenu dans ladite cellule vers ledit réceptacle: fondamentalement, lesdits moyens d'acheminement comprennent un orifice d'admission 5 dans chaque cellule, et lesdits moyens d'échappement comprennent un orifice 6, plus proche de l'axe de rotation 7 que ledit orifice d'admission et débouchant dans le réceptacle 2, lesdits orifices 5 et 6 étant en outre dimensionnés de façon à retenir le liquide contenu dans chaque cellule après remplissage total de celle-ci (le terme orifice étant ici pris dans un sens large, incluant par exemple un trou pratiqué dans une paroi).
Dans l'exemple représenté, les moyens d'acheminement sont constitués pour chaque cellule par au moins un conduit 8 ménagé dans une cloison radiale 9 délimitant la cellule, ledit conduit reliant le réceptacle central 2 par un orifice d'entrée 10 à la cellule par l'orifice d'admission 5 au voisinage duquel il présente un rétrécissement empêchant tout retour de liquide; les moyens d'échappement de l'air sont constitués par un simple orifice 6 pratiqué dans la paroi 11 de la cellule la plus s
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proche de l'axe de rotation et dont la section permet en l'absence de centrifugation l'arrêt par capillarité du liquide occupant ladite cellule.
Ainsi, lorsqu'une centrifugation rapide est imprimée à l'échantillon de liquide, celui-ci est fortement plaqué contre les orifices 6 et 10: la portion passant par l'orifice 10 est canalisée par le conduit 8 jusqu'à l'extrémité capillaire de celui-ci et à l'orifice d'admission 5. La pression d'entrée en 5 est constamment supérieure à la pression d'entrée en 6 en raison de la force centrifuge et de son éloignement par rapport à l'axe de rotation, de sorte que l'air contenu dans la cellule est poussé par le liquide et s'échappe en 6; le remplissage se poursuit jusqu'à échappement complet de l'air et équilibre des pressions de part et d'autre de la paroi 11, étant entendu qu'il est prévu une quantité suffisante d'échantillon pour qu'une portion en soit appliquée contre la paroi 11 en permanence, même lorsque la cellule est totalement remplie. Pendant tout le remplissage et jusqu'à la fin de celui-ci, toute portion de liquide ayant pénétré dans une cellule ne peut en sortir en raison de la force centrifuge, et, lorsque la centrifugation cesse, le liquide occupant totalement la cellule est retenu entre les orifices 5,6 qui forment ainsi de véritables points de jauge définissant un volume calibré.
En ce qui concerne les moyens d'acheminement de l'échantillon, l'orifice 5 débouche avantageusement au voisinage de la face 12 de la cellule la plus éloignée de l'axe de rotation 7, de façon à profiter au mieux de l'effet de la centrifugation.
Le conduit 8 a sensiblement la forme d'un L et présente un trajet radial de grande longueur. On pourrait aussi prévoir un conduit en forme de T de façon à alimenter deux cellules voisines. Pour une fabrication aisée du dispositif, le conduit 8 est délimité par une rainure pratiquée sur la face supérieure de la cloison radiale associée 9 et par la face inférieure d'un couvercle 13 assurant l'obturation des cellules; on pourrait aussi bien prévoir à l'inverse un conduit délimité par la face supérieure plane de la cloison radiale et une rainure pratiquée sur la face inférieure d'un couvercle assurant l'obturation des cellules.
Il est avantageux pour un bon échappement de l'air que l'orifice 6 soit pratiqué dans la zone supérieure de la face 11. Ce principe est encore mieux mis en évidence dans une variante du dispositif de l'invention illustrée à la figure 4, variante pour laquelle la hauteur de la face 11 est pour chaque cellule supérieure à celle de la face 12, pour une meilleure expulsion de l'air. Dans cette variante, le couvercle 14 (ici vu par en-dessous) présente une forme adaptée à l'obturation des cellules dont la face 11 est prolongée vers le haut, et à l'application contre les cloisons radiales pour la délimitation des conduits d'acheminement. L'orifice 6 est ici délimité par une simple rainure capillaire pratiquée au sommet des faces 11 et par la portion en regard de la face inférieure du couvercle 14. A titre indicatif, cette rainure capillaire, tout comme l'extrémité aval du conduit débouchant dans chaque cellule selon l'orifice 5, peut être de l'ordre de quelques centièmes de millimètre.
Pour les deux variantes décrites, le réceptacle central 12 est délimité par un fond 15 à bord périphérique relevé et dont la zone centrale est avantageusement bombée en vue d'une meilleure centrifugation de l'échantillon et par la partie centrale d'un couvercle (13 ou 14 selon la variante), avantageusement en forme de dôme ou conique pour une meilleure application de l'échantillon contre la paroi 11 lors de la centrifugation.
Lorsque plus spécialement est visée l'analyse d'un échantillon de liquide contenant des particules solides en suspension, ce qui sera le cas par exemple pour du sang, des eaux usées, etc...., il s'avère préférable de prévoir en outre une substance filtrante disposée entre le réceptacle central et les cellules périphériques calibrées.
Une telle variante est illustrée aux figures 5,6,7. Le dispositif iDustré présente un grand nombre de points communs avec celui qui a été illustré aux figures précédentes, aussi, pour la clarté de la description, les références ont été reprises identiquement pour les éléments se retrouvant dans cette nouvelle variante, de façon à ne s'attacher ici qu'aux caractéristiques propres à ladite variante, c'est-à-dire à la présence d'une substance filtrante.
Le compartiment 2 du boîtier est ainsi divisé par une cheminée filtrante 20 définissant avec le fond 15 et le couvercle 13 ou 14 (correspondant respectivement aux variantes de la figure 5 et de la figure 7) un réceptacle central 21 pour le liquide à analyser. Ce liquide contient une phase solide en suspension, et la porosité du matériau de la cheminée 20 est choisie de façon à précisément arrêter cette phase solide lorsque l'on procédera à la centrifugation autour de l'axe 7, Des nervures radiales 22, solidaires du fond 15, sont avantageusement prévues à l'intérieur de la cheminée 20 de manière à favoriser l'entraînement du liquide lors de la centrifugation. Ainsi, l'échantillon de liquide à analyser est introduit par l'ouverture centrale 4 présentée par le couvercle 13 ou 14. Cet échantillon est soumis à une centrifugation rapide, et entraîné, grâce notamment aux nervures 22, contre la cheminée 20 qui le filtre; la centrifugation étant maintenue, le liquide filtré est fortement plaqué contre les orifices 6 et 10, et le remplissage des cellules périphériques 1 se déroule selon le principe décrit précédemment pour les variantes illustrées plus haut.
La substance filtrante, formant ici une cheminée 20 et réalisée par exemple à partir d'amiante ou d'esters cellulosiques, pourrait aussi être déposée au niveau des conduits d'acheminement 8 et se présenter alors sous la forme d'un gel ou autre moyen approprié.
De façon connue en soi, le fond 15 présente des moyens d'entraînement 16 saillants. Il est à noter que ces moyens et l'ouverture 4 des couvercles sont avantageusement dimension-nés pour un empilage à encombrement minimum de plusieurs dispositifs de conditionnement.
Le boîtier et le couvercle, réalisés par moulage à haute pression, sont assemblés par soudage haute fréquence ou tout autre moyen équivalent.
L'invention porte également sur un dispositif d'analyse d'un échantillon de liquide, comportant un dispositif de conditionnement tel que précédemment décrit selon l'une quelconque des variantes possibles, associé à des moyens de lecture optique et à des moyens d'affichage des résultats de la lecture.
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1. Dispositif de conditionnement d'un échantillon de liquide en vue de son analyse, ledit dispositif comportant une pluralité de cellules périphériques présentant deux faces parallèles pour une mesure optique et reliées à un réceptacle central recevant ledit échantillon, chacune desdites cellules étant destinée à contenir un réactif, caractérisé par le fait que lesdites cellules sont calibrées et qu'il comporte pour chaque cellule des moyens d'acheminement de l'échantillon du réceptacle vers ladite cellule en vue d'un remplissage total de celle-ci par centrifugation et des moyens d'échappement de l'air contenu dans ladite cellule vers ledit réceptacle, lesdits moyens d'acheminement comprenant un orifice d'admission (5) dans chaque cellule, lesdits moyens d'échappement comprenant un orifice (6) plus proche de l'axe de rotation que ledit orifice d'admission et débouchant dans ledit réceptacle, lesdits orifices étant en outre dimen-sionnés de façon à retenir le liquide contenu dans chaque cellule après remplissage total de celle-ci.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens d'acheminement de l'échantillon sont constitués pour chaque cellule par au moins un conduit (8) ménagé dans une cloison radiale délimitant la cellule, ledit conduit reliant le réceptacle central à l'orifice d'admission au voisinage duquel il prépare un rétrécissement empêchant tout retour de liquide.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'orifice d'admission débouche de la cloison radiale au voisinage de la face de la cellule la plus éloignée de l'axe de rotation.
4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que le conduit a sensiblement la forme d'un L et présente un trajet radial de grande longueur.
5. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que le conduit a sensiblement la forme d'un T de façon à alimenter deux cellules voisines, et présente un trajet radial de grande longueur.
6. Dispositif selon l'une revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que le conduit est délimité par une rainure pratiquée sur la face supérieure de la cloison radiale associée et par la face inférieure d'un couvercle (13) assurant l'obturation des cellules.
7. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que le conduit est délimité par la face supérieure de la cloison radiale associée et une rainure pratiquée sur la face inférieure d'un couvercle assurant l'obturation des cellules.
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les moyens d'échappement de l'air sont constitués pour chaque cellule par un orifice (6) pratiqué dans la face ( 11 ) de la cellule la plus proche de l'axe de rotation et dont la section permet en l'absence de centrifugation l'arrêt par capillarité du liquide occupant ladite cellule.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'orifice (6) est pratiqué dans la zone supérieure de ladite face.
10. Dispositif selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé par le fait que pour chaque cellule la hauteur de la face la plus proche de l'axe de rotation est supérieure à la hauteur de la face la plus éloignée dudit axe, en vue d'une meilleure expulsion de l'air contenu dans ladite cellule.
11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que le réceptacle central est délimité par un fond (15) à bord périphérique relevé et la partie centrale d'un couvercle d'obturation des cellules (13,14) dans lequel est pratiquée une ouverture pour l'introduction de l'échantillon.
12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisée par le fait que la partie centrale du couvercle a sensiblement la forme d'un dôme au sommet duquel est pratiquée ladite ouverture d'introduction.
13. Dispositif selon l'une des revendications 11 et 12, caractérisé par le fait que le fond du réceptacle présente une zone centrale bombée en vue d'une meilleure centrifugation de l'échantillon.
14. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé par le fait que le fond du réceptacle présente quelques nervures radiales favorisant l'entraînement du liquide lors de la centrifugation.
15. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre une substance filtrante disposée entre le réceptacle central et les cellules périphériques calibrées.
16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé par le fait que la substance filtrante se présente sous la forme d'une cheminée définissant les parois latérales du réceptacle central.
17. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé parle fait que la substance filtrante est disposée au niveau des moyens d'acheminement de l'échantillon.
18. Dispositif selon l'une des revendications 16 et 17, caractérisé par le fait que la substance filtrante est choisie parmi les gels filtrants, les esters cellulosique, l'amiante.
19. Dispositif d'analyse d'un échantillon de liquide, caractérisé parle fait qu'il comporte un dispositif de conditionnement selon l'une des revendications précédentes, associé à des moyens de lecture optique et à des moyens d'affichage des résultats de la lecture.
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