FR2785206A1 - Dispositif de centrifugation pour automate de laboratoire - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif de centrifugation (100) de divers échantillons chimiques ou biologiques, destiné à être positionné sur un plan de travail horizontal pour coopérer avec un automate de laboratoire réalisant automatiquement des réactions chimiques ou biologiques selon un protocole déterminé, dispositif comprenant dans un boîtier (101) :- une cuve (102) contenant un arbre vertical (103) entraîné par un moyen d'entraînement en rotation, - un plateau horizontal (104) monté solidaire en rotation, sur l'arbre central (103), et pourvu sur sa surface d'orifices traversants (105) pour le montage à la verticale de tubes (106), ces orifices présentant une forme sensiblement allongée avec des parois avant et arrière (105b, 105a) inclinées selon un angle inférieur à 90 degrés par rapport à l'horizontale, et- des moyens d'indexation de la position du plateau, à chaque arrêt du plateau, pour positionner à des endroits déterminés lesdits orifices.

Description

La présente invention concerne un dispositif de centrifugation de divers

échantillons de produit ou de mélange de produits chimiques ou biologiques.

Dans le domaine de la chimie ou de la biochimie, la centrifugation d'échantillons est couramment employée pour séparer différentes phases (organiques, aqueuses) afin d'extraire et de purifier des molécules particulières. En biologie, la centrifugation d'échantillons est souvent utilisée pour séparer des particules solides (cellules, ou bactéries) tenues en suspension ou

même en émulsion dans une phase liquide.

Au cours des trente dernières années, dans les différents domaines de recherche en chimie, en biochimie, ou en biologie, la tendance a été d'automatiser la plupart des protocoles expérimentaux afin de répondre à des critères de

production, de rapidité, de quantité et de fiabilité.

Cette automatisation des protocoles est réalisée à l'aide de robots ou d'automates de laboratoire montés à proximité du plan de travail sur lequel sont

réalisés lesdits protocoles.

Ces automates ou robots de laboratoires comprennent généralement trois axes X, Y et Z perpendiculaires entre-eux, pour positionner dans l'espace une tête munie d'un système d'aspiration/distribution de liquide ou munie d'un système de

préhension ou encore équipée de ces deux systèmes.

Ainsi, le robot ou l'automate de laboratoire peut effectuer des transferts de réactifs et/ou de solutions biologiques d'un récipient à l'autre positionné à différents endroits du plan de travail dont la surface utile est en moyenne inférieure à 0,3 m2,

dans le but de créer des réactions par exemple enzymatiques ou colorimétriques.

L'automatisation des protocoles expérimentaux nécessite de placer tous les éléments nécessaires à ces protocoles tels que par exemple les tubes à essai ou autres supports, les contenants de réactifs ou d'échantillons à traiter, les différents accessoires, tels que des systèmes de chauffages au bain marie, des réfrigérants ou autres, sur la surface utile du plan de travail balayée par la tête de

l'automate ou du robot de laboratoire.

Actuellement, I'étape de centrifugation ne fait pas partie des étapes des protocoles expérimentaux automatisés, car les dispositifs de centrifugation disponibles ne sont pas agencés pour coopérer avec un robot ou un automate de

laboratoire tel que précité.

En effet, le dispositif de centrifugation actuellement connu, comporte un moteur d'entraînement en rotation d'un rotor, qui s'arrête toujours de façon aléatoire par rapport à un point donné. Dans la mesure o aucun système de vision n'est intégré au robot ou automate de laboratoire utilisé, un tel robot ou automate ne serait pas capable de retrouver les échantillons à un endroit donné après l'étape de centrifugation. En outre, dans les dispositifs de centrifugation connus, les tubes destinés à contenir les échantillons à centrifuger sont orientés en position fixe suivant une certaine inclinaison par rapport à l'axe du rotor de façon à ce que lorsque le rotor se met en rotation, les échantillons ne s'échappent pas des tubes et que les culots de

centrifugation soient positionnés vers le fond des tubes.

Or, comme cela a été mentionné précédemment, un robot ou automate de laboratoire travaille selon trois axes perpendiculaires X, Y, Z et ne peut intervenir selon un axe incliné, Ainsi, il n'est pas capable d'aspirer une partie de l'échantillon centrifugé placé dans le fond des tubes qui sont positionnés de manière à être inclinés dans le

rotor de centrifugation.

Enfin, les dispositifs de centrifugation actuellement commercialisés présentent des encombrements extemes, et en particulier une hauteur extemrne, qui ne leur permet pas d'être posés sur le plan de travail des robots ou automates de laboratoire. En conséquence, en raison des difficultés que pose l'étape de centrifugation dans un enchaînement automatique d'étapes selon un protocole expérimental déterminé, de nouvelles techniques de séparation ont été récemment développées. Par exemple, dans le domaine de la biotechnologie, des colonnes de séparation basées sur une différenciation moléculaire en fonction de la taille ont été

mises au point.

D'autres techniques de remplacement de la centrifugation consistent à

utiliser un principe de fixation par affinité de molécules sur des billes magnétiques.

Ces nouveaux outils correspondant à des nouvelles étapes de remplacement de la centrifugation, posent toutefois certains problèmes lorsqu'on les

intègre dans un protocole expérimental automatisé.

En particulier, dans le cas des colonnes de séparation, il est généralement difficile de contrôler le débit des différentes colonnes qui sont mises en place sur un

robot ou automate de laboratoire.

Quant à l'utilisation de billes magnétiques, elles représentent un coût encore très important ce qui exclut son intégration dans un traitement en grande

série d'échantillons.

Afin de résoudre les différents inconvénients précités de l'état de la technique, la présente invention propose un nouveau dispositif de centrifugation de divers échantillons de produit ou de mélange de produits chimiques ou biologiques, destiné à être positionné sur un plan de travail horizontal dont la surface disponible est inférieure ou égale à 0,4m2, pour coopérer avec un automate de laboratoire monté à proximité du plan de travail pour la réalisation automatique de réactions chimiques ou biologiques selon un protocole déterminé, dispositif de centrifugation

dont la hauteur utile externe est inférieure ou égale à environ 20 cm.

Avantageusement, ce dispositif de centrifugation comprend dans un boîtier: - une cuve ouverte supérieurement, contenant un arbre central vertical entraîné à rotation par un moyen d'entraînement en rotation, - un plateau horizontal monté solidaire en rotation sur l'arbre central et pourvu sur sa surface d'une pluralité d'orifices traversants pour le montage en position verticale de tubes destinés à contenir chacun un volume d'échantillon à centrifuger, ces orifices de montage présentant une forme sensiblement allongée avec des parois avant et arrière inclinées selon un angle aigu inférieur à 90 degrés par rapport à l'horizontale, et - des moyens d'indexation de la position du plateau, à chaque arrêt du plateau, pour positionner à des endroits déterminés lesdits orifices de montage des tubes. Ainsi, le dispositif de centrifugation selon l'invention permet dans un volume restreint adapté à la surface disponible sur un plan de travail de laboratoire sur lequel est monté un automate de laboratoire, de positionner à l'arrêt dans une position verticale un grand nombre (supérieur ou égal à environ 48) de tubes contenant des échantillons et de centrifuger ces tubes dans une position inclinée adéquate de telle sorte que les échantillons contenus dans les tubes restent dans le tube, avec des culots de centrifugation correctement positionnés dans le fond des tubes, et en évitant que les tubes situés sur le bord extérieur du plateau ne fléchissent de manière à se déformer plastiquement sous l'effet de l'accélération

qu'ils subissent.

Lorsque le cycle de centrifugation est terminé, sous l'action de leur propre poids, les tubes positionnés dans leurs orifices de montage du plateau du dispositif selon l'invention reviennent en position verticale et les moyens d'indexation dudit dispositif positionnent le plateau de sorte que les tubes se retrouvent à une positon déterminée, ce qui autorise une tête d'automate ou de robot de laboratoire à venir

prélever dans chaque tube la quantité totale d'échantillons centrifugés.

Selon une variante avantageuse du dispositif de centrifugation selon l'invention, il comprend dans un boîtier: - une cuve ouverte supérieurement, contenant un arbre central vertical entraîné à rotation par un moyen d'entraînement en rotation, - un plateau horizontal monté solidaire en rotation, sur l'arbre central et pourvu d'aménagements pour le montage en parallèle à proximité l'une de l'autre de deux balancelles de support de deux portoirs de récipients d'échantillons, aptes à pivoter librement autour d'un axe horizontal pour prendre une positon inclinée horizontalement lors de la rotation du plateau, et - des moyens d'indexation de la position du plateau, à chaque arrêt du plateau,

pour positionner à des endroits déterminés lesdites balancelles.

Ces portoirs de récipients sont de préférence des microplaques.

De manière avantageuse, dans ce cas, le plateau comporte deux échancrures diamétralement opposées dans lesquelles sont montées à pivotement les balancelles de telle manière que l'axe de pivotement desdites balancelles est décalé vers le centre du plateau par rapport à l'axe passant par le centre de gravité

de chaque balancelle.

Ceci permet, lors de l'arrêt du plateau après un cycle de centrifugation, un retour automatique des balancelles sous l'action de leur propre poids contre une

butée les calant dans une position verticale d'équilibre stable.

Selon un autre mode de réalisation du dispositif de centrifugation conforme à l'invention, il peut être prévu que le plateau horizontal soit pourvu desdits orifices de montage des tubes et comportent des aménagements pour le montage en

parallèle desdites balancelles pivotantes, supportant les microplaques.

En outre, selon un autre mode de réalisation, le dispositif de centrifugation conforme à l'invention, peut comporter deux cuves identiques contenant deux plateaux identiques liés en rotation et entraînés simultanément par un moyen

d'entraînement.

Selon d'autres caractéristiques du dispositif conforme à l'invention - les parois arrière et avant desdits orifices de montage du plateau sont inclinées d'un angle inférieur ou égale à 60 degrés par rapport à l'horizontal, - les moyens d'indexation de chaque plateau comprennent un disque monté en dessous de chaque plateau de manière être solidaire en rotation de l'arbre vertical d'entraînement et pourvu d'une encoche prévue dans son bord périphérique, un doigt horizontal maintenu au contact du disque par un moyen élastique à l'arrêt du plateau et lors de son indexation, et écarté du disque par un actionneur lors de la rotation du plateau en phase de centrifugation, et des moyens pour faire pivoter pas à pas le plateau en phase d'indexation jusqu'à ce que ledit doigt entre en coopération avec l'encoche dudit disque, - il comporte un couvercle de fermeture de la o les cuves, monté à pivotement sur le boîtier, - il comporte un couvercle de fermeture de la ou les cuves, monté à coulissement sur le boîtier, lesdits moyens d'indexation comprenant une crémaillère d'une longueur déterminée prévue sur la face interne du couvercle de fermeture destinée à coopérer avec une roue à secteur denté portée par l'arbre d'entraînement d'un plateau, lors de l'ouverture de la ou les cuve(s) par coulissement du couvercle, - la cuve de forme cylindrique de révolution présente un diamètre de l'ordre de 300 mm, une hauteur de l'ordre de 85 mm, pour un plateau horizontal de diamètre de l'ordre de 270 mm, le boîtier entourant la cuve présentant une largeur et une longueur externes de l'ordre de 320 mm et une hauteur de l'ordre de 120 mm, - la taille des orifices de montage de chaque plateau est prévue pour accueillir des tubes de volume égal à 2 ml ou 5 ml, - la vitesse maximale de rotation du plateau dans le cas o il accueille des tubes de volume égal à 2ml est de l'ordre de 13000 tours/minute, et dans le cas o il accueille des tubes de volume égal à environ 5 ml, avec des balancelles est de l'ordre de 4500 tours/minute, sans balancelle la vitesse maximale de rotation du

plateau avec des tubes de volume de 5 ml est de l'ordre de 5000 tours/minute.

La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre

d'exemple non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et

comment elle peut être réalisée.

Sur les dessins annexés: - la figure 1 est une vue schématique en perspective de la surface utile d'un plan de travail surmonté d'un robot ou automate de laboratoire, - la figure 2 est une vue schématique de côté d'un plan de travail du laboratoire sur lequel est positionné le dispositif de centrifugation selon l'invention et différents accessoires, ainsi que le robot ou automate de laboratoire, - la figure 3 est une vue schématique en perspective d'un mode de réalisation du dispositif de centrifugation, - la figure 4 est une vue schématique en perspective de détail du plateau représenté en rotation du dispositif de centrifugation de la figure 3, sur lequel sont positionnés des tubes d'échantillons et des microplaques, - la figure 5 est une vue schématique partielle en coupe du dispositif de centrifugation selon l'invention, - la figure 6 est une vue en éclatée du dispositif de centrifugation de la figure 3, - la figure 7 est une vue schématique en plan d'un mode de réalisation du dispositif du moyen d'indexation du dispositif de centrifugation de la figure 6, et la figure 8 est une vue schématique d'une variante de réalisation du dispositif de

centrifugation selon l'invention.

En référence aux figures 1 et 2, on a représenté un plan de travail 1 sur lequel travaille un robot ou automate de laboratoire 2 pour réaliser automatiquement des protocoles expérimentaux dans le domaine de la chimie, de la biochimie ou de

la biologie.

A cet effet, de manière connue, le robot 2 est monté à proximité du plan de travail 1 et comporte une tête 2a apte à se déplacer verticalement et horizontalement selon des axes X, Y Z perpendiculaires entre eux de manière à atteindre différents endroits du plan de travail o sont disposés des tubes 106 destinés à contenir des échantillons divers de produit ou de mélange de produits chimiques ou biologiques, des récipients de réactifs 4, 5, des accessoires 6 du type

bain marie, réfrigérant ou autre.

La hauteur maximum disponible entre la tête 2a du robot 2 et le plan de travail 1, est de l'ordre de 20 cm et la surface utile S du plan de travail 1 balayée par

le robot, est inférieure ou égale à 0,4 m2.

Dans ce volume disponible précité compte tenu des éléments précités déjà positionnés sur le plan de travail, est positionnée un dispositif de centrifugation 100 avec lequel coopère le robot 2 pour réaliser de façon automatique une étape de centrifugation d'échantillons pour la mise en ceuvre de réactions chimiques ou

biologiques selon des protocoles expérimentaux automatisés déterminés.

En référence tout d'abord aux figures 3, 4 et 6, ce dispositif de centrifugation 100 comporte dans un boitier 101, une cuve 102 ouverte supérieurement, contenant un arbre central, vertical 103 entraîné en rotation autour de son axe V par l'intermédiaire d'un moyen d'entraînement en rotation, ici un moteur électrique ou pneumatique non représenté. Sur cet arbre vertical 103 d'entraînement en rotation est monté un plateau horizontal 104 de telle manière qu'il

est solidaire en rotation dudit arbre 103.

Selon le mode de réalisation représenté sur ces figures, le plateau 104 est de forme générale circulaire et comporte deux échancrures 104a, 104b qui présentent chacune une paroi de fond verticale, les deux parois de fond verticales étant parallèles et disposées tout à proximité de l'arbre d'entraînement en rotation 103, et deux parois latérales en regard s'étendant radialement jusqu'au bord périphérique externe 104c du plateau 104, chaque paroi latérale comportant un

décrochement formant une butée 104'a, 104'b en saillie vers l'extérieur.

La majeure partie de la surface du plateau horizontal 104 est pourvue d'orifices traversants 105, d'axes verticaux, pour le montage en position verticale de tubes 106 destinés à contenir des volumes d'échantillons à centrifuger. A cet effet, les tubes 106 réalisés de manière classique en matière plastique telle que du polyéthylène, comportent sur leur surface externe, à proximité de leur ouverture supérieure, une collerette de maintien 106a de sorte qu'en position arrêtée du plateau 104, lesdits tubes 106 engagés dans les orifices traversants 105 sont positionnés verticalement en reposant sur le plateau 104 par leur collerette de

maintien 106a.

Les orifices de montage 105 sont disposés suivant des arcs de cercles concentriques à l'arbre d'entraînement en rotation 103, répartis entre le bord

périphérique externe 104c du plateau 104 et sa région centrale.

De plus, selon le mode de réalisation représenté sur les figures 3, 4 et 6, le plateau 104 porte dans chacune de ses échancrures 104a, 104b une balancelle 107, 108 supportant un portoir de récipients de produits à centrifuger, ici une microplaque de 96 puits 107a, 108a. Chaque balancelle 107, 108 comprend une base support d'une microplaque et deux montants parallèles 107b, 108b pourvus d'ouvertures 107c, 108c pour son montage sur le plateau 104. Les bases supports des balancelles 107, 108 comprennent des pattes de calage et de blocage 107d, 108d des microplaques sur lesdites balancelles. Chaque balancelle 107, 108 est montée à pivotement libre sur des tourillons horizontaux portés par les parois latérales de chaque échancrure 104a, 104b, de sorte qu'elle peut passer d'une position verticale d'équilibre à l'arrêt du plateau 104, avec sa base support horizontale (voir figure 3), pour le chargement des microplaques, I'injection et le prélèvement d'échantillons, à une position horizontale d'équilibre, lors de la rotation

du plateau, avec sa base support verticale (voir figure 4).

Les dimensions des échancrures 104a, 104b du plateau 104 sont telles que les balancelles 107, 108 sont aussi proches que possible l'une de l'autre, ici la

distance minimale entre lesdites balancelles à l'arrêt, est de l'ordre de 70 mm.

De manière avantageuse, le montage à pivotement des balancelles 107, 108 est réalisé de sorte qu'à l'arrêt du plateau, chaque balancelle revient sous l'effet de son propre poids dans une position stable verticale avec ses montants 107b, 108b en butée contre lesdites butées 104'a, 104'b des échancrures 104a, 104b du plateau 104. Pour ce faire, l'axe horizontal de pivotement de chaque balancelle est décalé vers le centre du plateau 104 par rapport à l'axe vertical passant par le

centre de gravité de ladite balancelle.

Les balancelles 107, 108 sont par exemple réalisées en matière métallique, de préférence en inox haute résistance, de manière qu'elle puissent résister sans se déformer plastiquement à la force centrifuge qui s'exerce sur celles-ci lors de la rotation du plateau, cette force pouvant atteindre une valeur très élevée dépassant la tonne. En variante, on peut également prévoir de réaliser les balancelles en

matière composite telle que du carborne.

Le plateau 104 est réalisé en matière métallique, de préférence une matière à faible densité, ici un alliage d'aluminium haute résistance protégé par un

nickelage chimique pour satisfaire aux normes sanitaires.

Selon l'exemple représenté sur les figures 3, 4 et 6, la cuve 102, de forme cylindrique de révolution autour de l'axe central V, présente un diamètre de l'ordre de 300 mm, de préférence 305 mm, une hauteur de l'ordre de 85 mm, ce qui donne pour le plateau horizontal 104 un diamètre de l'ordre de 270 mm. Il y a donc très peu d'espace disponible entre le bord périphérique extemrne 104c du plateau 104 et la paroi cylindrique de la cuve 102, environ 15 mm. En outre, la partie du plateau 104 pourvue des orifices de montages 105 présente une épaisseur de l'ordre de 5 mm et au niveau des échancrures 104a, 104b, ledit plateau 104 présente une épaisseur de l'ordre de 25 mm. La partie du boîtier 101 contenant la cuve 102 présente une largeur et une longueur externes de l'ordre de 320 mm. Le boîtier 101 se prolonge ici latéralement pour contenir l'électronique servant à la commande automatisée du fonctionnement du dispositif de centrifugation, en particulier la mise en route et l'arrêt du moteur d'entraînement en rotation, la commande de la fermeture et de l'ouverture d'un couvercle de fermeture 109 de la cuve 102. Ainsi, le boîtier présente une longueur totale de l'ordre de 480 mm. La hauteur du boîtier 101 est au niveau de la cuve 102 de l'ordre de 120 mm, de préférence de l'ordre de 117

mm, et au niveau de l'électronique de l'ordre de 200 mm.

Bien entendu, on peut prévoir selon une variante non représentée, de découpler la partie électronique de commande de la partie cuve dudit dispositif de centrifugation, en positionnant l'électronique de commande dans un autre boîtier positionné à un autre endroit du plan de travail et relier l'électronique à la partie cuve comportant le moteur d'entraînement en rotation, par des fils de connexion électrique. Ainsi, seule la partie du boîtier entourant directement la cuve, doit être prise en considération, lorsque l'on évalue l'encombrement externe du dispositif de centrifugation 100, Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 3, 4 et 6, le plateau

104 comporte 48 orifices pour supporter 48 tubes 106.

La taille des orifices de montage 105 est prévue pour accueillir des tubes de volume égal à environ 5 ml. La vitesse maximale de rotation du plateau 104, portant les balancelles 107, 108, est de l'ordre de 4500 tours/minute. Cette vitesse de rotation maximale donne une poussée centrifuge exercée sur lesdites balancelles en rotation, de l'ordre de 1, 5 tonnes, limite supérieure tolérable par les

balancelles sans qu'elles ne se déforment plastiquement.

Bien entendu, selon une variante de réalisation non représentée, on peut envisager que le plateau tournant soit un disque plein d'épaisseur constante, de l'ordre de 5 mm par exemple, qui est pourvu sur toute sa surface d'orifices traversants pour le montage de tubes contenant les échantillons à centrifuger, et qu'il ne comporte pas d'aménagements pour le montage de balancelles support de microplaques. Ces orifices de montages identiques par exemple à ceux de la version représentée sur les figures précitées, pourraient alors être répartis sur des cercles concentriques à l'arbre d'entraînement du plateau. Le nombre d'orifices de montage serait dans ce cas au moins doublé et on atteindrait la centaine de tubes portés par le plateau. Selon cette variante, la vitesse maximale de rotation du plateau est alors de l'ordre de 5000 tours/minute. On peut également envisager un nombre d'orifices plus faible, mais de plus grandes dimensions pour des tubes de

plus gros volumes.

Comme le montre plus particulièrement la figure 5, chaque orifice de montage des tubes 105 présente une forme allongée, ici oblongue, avec des parois arrière 105a et avant 105b parallèles, inclinées d'un angle aigu inférieure 90 degrés par rapport à l'horizontale. L'avant et l'arrière sont ici définis en éloignement de l'axe V de rotation du plateau. Plus particulièrement, selon le cas typique représenté sur la figure 5, I'angle d'inclinaison par rapport à l'horizontale desdites parois arrière et

avant de chaque orifice 105, est inférieur ou égal à 60 degrés.

Ainsi, les tubes 106 positionnés, à l'arrêt du plateau, verticalement dans lesdits orifices, prennent lors de la rotation du plateau, sous l'action de la force centrifuge, une position inclinée qui est ici de 30 degrés par rapport à la verticale ou

de 60 degrés par rapport à l'horizontale.

Dans cette inclinaison, I'échantillon contenu dans chaque tube en rotation ne déborde pas du tube, le culot de centrifugation est bien positionné dans le fond du tube ce qui est souhaitable, et surtout la déformation des tubes positionnés le plus à l'extérieur du plateau, induite par la force centrifuge, reste en dessous de la

limite de déformation élastique desdits tubes.

Plus particulièrement, pour déterminer la pente d'inclinaison desdites

parois arrière et avant desdits orifices, on tient compte des éléments suivants.

Tout d'abord, on détermine cet angle d'inclinaison de sorte que pour une masse donnée de tube, I'accélération que subissent les tubes situés le plus à

l'extérieur du plateau (distance R1) n'entraîne pas leur déformation définitive.

En particulier, pour un angle d'inclinaison donné, la flèche de déformation de ces tubes doit être inférieure à une valeur limite au delà de laquelle le tube se

déforme plastiquement.

La flèche est donnée par la formule suivante: A= F. L3/8. E. I o - E est le module d'élasticité du matériau utilisé pour le tube, - I est la section résistante, - F est la force centrifuge appliquée au tube et - L est la distance entre la centre de gravité G du tube et le point de pivotement C

du tube dans l'orifice de montage.

Ainsi, dans l'exemple représenté sur les figures 3 et 5, en considérant une densité égale à 1 et un volume d'échantillon contenu dans le tube de 5 ml, la masse à prendre en considération est égale à 5 g. Pour une vitesse de rotation de 4500 tours/minute, l'accélération subie par lesdits tubes situés à l'extérieur du plateau est de l'ordre de 14000G, ce qui donne une force centrifuge F égale à 70 Newtons. Connaissant les valeurs de E et de I pour un tube donné, on a vérifié que un angle d'inclinaison de 30 degrés par rapport à la verticale donnait une valeur de la flèche inférieure à ladite valeur limite ( L = a sin(30) est égal ici à 16 mm, a représentant la distance entre le point de pivotement C et le centre de l'orifice de montage). Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 3, 4, 5 et 6 la valeur limite de la flèche est atteinte pour une force centrifuge de l'ordre de 140 Newtons. Puis, on vérifie que cet angle d'inclinaison permet lors de la rotation du plateau de contenir la totalité des volumes d'échantillon dans les tubes situés à

l'extérieur du plateau, puisque c'est eux qui subissent la plus forte accélération.

Cela est le cas, lorsque le centre de gravité G de l'échantillon est placé bien en

dessous du point de pivotement du tube dans l'orifice.

Par ailleurs, le dispositif de centrifugation 100 représenté sur la figure 3 comporte un couvercle 109 de fermeture de la cuve 102. Ce couvercle 109 est ici monté à pivotement par des charnières 109a sur le boîtier 101. Le couvercle de fermeture 109 présente une hauteur d'environ 55 mm. Toutefois à l'état ouvert son

encombrement dépasse la hauteur disponible sous la tête du robot de laboratoire.

Ainsi, comme le montre la figure 2, le dispositif de centrifugation 100 est positionné sur le plan de travail 1 de sorte que la partie cuve seulement se situe dans la surface utile S de ce demrnier, balayée par la tête du robot, et la partie électronique du boîtier dudit dispositif de centrifugation ainsi que son couvercle de fermeture à l'état ouvert soient situés à l'extérieur de cette surface utile S dudit plan

de travail 1.

En outre, comme le montrent plus particulièrement les figures 6 et 7, le dispositif de centrifugation comporte des moyens d'indexation 120 de la position du plateau 104, à chaque arrêt dudit plateau, de manière à positionner à chaque fois aux mêmes endroits déterminés les orifices de montage desdits tubes et lesdites balancelles. Ici, les moyens d'indexation 120 comprennent d'une part un disque 123 monté en dessous du plateau 104 de manière à être solidaire de l'arbre d'entraînement en rotation 103, et pourvu d'une encoche 124 prévue dans son bordpériphérique externe 125, et d'autre part un doigt horizontal 126 actionné par l'intermédiaire d'un moyen élastique 127, par exemple un ressort et électroaimant, entre une position écartée, lorsque le plateau est entraîné en rotation en phase de centrifugation, et une position en butée contre le bord périphérique externe 125 du disque 123, après l'arrêt du plateau. Le doigt horizontal 126 est maintenu en butée contre le disque 123 lors de la rotation pas à pas du plateau autour de son axe de rotation jusqu'à entrer en coopération avec l'encoche 124 du disque o le plateau est positionné de manière déterminée. La rotation pas à pas du plateau en vue de son indexation peut être réalisée soit par le moteur principal par impulsions

successives, soit par un actionneur secondaire.

Sur la figure 8, on a représenté une variante de réalisation du dispositif de centrifugation selon laquelle il comporte dans un boîtier 101', deux cuves 102, 102' identiques de plus petit volume pourvues chacune d'un plateau horizontal tournant

104, 104'.

Chaque plateau 104, 104' est entraîné en rotation par l'intermédiaire d'un arbre central vertical 103, 103'. Les arbres verticaux 103, 103' sont liés en rotation par un système à courroie crantée par exemple et entraînés simultanément en rotation par l'intermédiaire d'un seul moteur d'entraînement non représenté, Selon cette variante, chaque plateau 104, 104' est pourvu sur toute sa surface d'orifices de montage 105, 105' de tubes destinés à contenir des

échantillons à centrifuger.

Ici, la taille des orifices 105, 105' est telle qu'ils accueillent des tubes de

volume de l'ordre de 2ml.

Ainsi, la vitesse de rotation maximale des plateaux est de l'ordre de 13000 tours/minute. Bien entendu, l'encombrement extérieur du boîtier 101' est similaire à celui

du boîtier 101 du premier mode de réalisation décrit.

Enfin, le dispositif de centrifugation représenté sur la figure 8, comporte un couvercle de fermeture 109' des deux cuves 102, 102', monté à coulissement par

l'intermédiaire d'une glissière 109'a sur le boîtier.

Dans ce cas, le moyen d'indexation de la position des plateaux après l'arrêt de ces demiers, comprend une crémaillère 121 positionnée sur la face intérieure du couvercle 109' et une roue à secteur denté 122 montée sur un arbre d'entraînement

en rotation 103 d'un plateau.

La crémaillère de longueur déterminée devient active à l'ouverture du couvercle 109', lorsqu'elle se trouve en coopération avec le secteur denté 122a de la roue 122, inactivé lorsque le plat 122b de la roue 122 lui est parallèle. A la fermeture du couvercle, puisque l'indexation a déjà eu lieu, la crémaillère trouvera alors de façon systématique le plat parallèle 122b de ladite roue 122 et sera dans ce

cas, bien inactive.

La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante

conforme à son esprit.

En particulier, selon une variante non représentée, on peut prévoir que le plateau du dispositif de centrifugation ne comporte pas d'orifices et sert seulement

de support pour le montage pivotement desdites balancelles.

Claims (20)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de centrifugation (100) de divers échantillons de produit ou de mélange de produits chimiques ou biologiques, destiné à être positionné sur un plan de travail horizontal (1) dont la surface disponible (S) est inférieure ou égale à environ 0,4 m2, pour coopérer avec un automate de laboratoire (2) monté à proximité du plan de travail (1) pour la réalisation automatique de réactions chimiques ou biologiques selon un protocole déterminé, dispositif de centrifugation (100) dont la hauteur utile externe est inférieure ou égale à environ 20 cm, comprenant dans un boîtier (101): - une cuve (102) ouverte supérieurement, contenant un arbre central vertical (103) entraîné à rotation par un moyen d'entraînement en rotation, - un plateau horizontal (104) monté solidaire en rotation, sur l'arbre central (103), et pourvu sur sa surface d'une pluralité d'orifices traversants (105) pour le montage à la verticale de tubes (106) destinés à contenir chacun un volume d'échantillon à centrifuger, ces orifices de montage (105) présentant une forme sensiblement allongée avec des parois avant et arrière (105b, 105a) inclinées selon un angle aigu inférieur à 90 degrés par rapport à l'horizontale, et - des moyens d'indexation de la position du plateau (104), à chaque arrêt du plateau (104), pour positionner à des endroits déterminés lesdits orifices de

montage (105) des tubes (106).

2. Dispositif de centrifugation (100) de divers échantillons de produit ou de mélange de produits chimiques ou biologiques, destiné à être positionné sur un plan de travail horizontal (1) dont la surface disponible (S) est inférieure ou égale à environ 0,4 m2, pour coopérer avec un automate de laboratoire (2) monté à proximité du plan de travail (1) pour la réalisation automatique de réactions chimiques ou biologiques selon un protocole déterminé, dispositif de centrifugation (100) dont la hauteur utile externe est inférieure ou égale à environ 20 cm, comprenant dans un boîtier (101): - une cuve (102) ouverte supérieurement, contenant un arbre central vertical (103) entraîné à rotation par un moyen d'entraînement en rotation, - un plateau horizontal (104) monté solidaire en rotation, sur l'arbre central (103), et pourvu d'aménagements pour le montage en parallèle à proximité l'une de I'autre de deux balancelles (107, 108) de support de deux portoirs de récipients d'échantillons (107a, 108a), aptes à pivoter librement autour d'un axe horizontal pour prendre une position inclinée horizontalement lors de la rotation du plateau et - des moyens d'indexation de la position du plateau (104), à chaque arrêt du plateau, pour positionner à des endroits déterminés lesdites balancelles (107,

108).

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux cuves (102, 102') identiques contenant deux plateaux identiques (104, 104') liés en

rotation et entraînés simultanément par un moyen d'entraînement en rotation.

4. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le

plateau horizontal (104) est pourvu desdits orifices de montage (105) de tubes (106) et d'aménagements pour le montage en parallèle desdites balancelles (107, 108)

pivotantes, supportant les microplaques (107a, 108a).

5. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 4, caractérisé en ce que le

plateau (104) comporte deux échancrures (104a, 104b) diamétralement opposées, dans lesquelles sont montées à pivotement les balancelles (107, 108) de telle manière que l'axe de pivotement desdites balancelles est décalé vers le centre du plateau (104) par rapport à l'axe vertical passant par le centre de gravité de chaque balancelle.

6. Dispositif selon l'une des revendications 1, 3 ou 4, caractérisé en ce que

les parois arrière et avant (105a, 105b) des orifices de montage (105) du plateau (104) sont inclinées d'un angle inférieur ou égal à 60 degrés par rapport à l'horizontale.

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé

en ce que les moyens d'indexation (120) de chaque plateau (104, 104') comprennent un disque (123) monté en dessous de chaque plateau (104, 104') de manière à être solidaire en rotation de l'arbre vertical d'entraînement (103), et pourvu d'une encoche (124) prévue dans son bord périphérique externe (125), un doigt horizontal (126) maintenu au contact du disque par un moyen élastique (127) à l'arrêt du plateau et lors de son indexation, et écarté du disque par un actionneur lors de la rotation du plateau en phase de centrifugation, et des moyens pour faire pivoter pas à pas le plateau en phase d'indexation jusqu'à ce que ledit doigt entre

en coopération avec l'encoche (124) du disque (123).

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé

en ce qu'il comporte un couvercle de fermeture (109) de la ou les cuve(s) (102)

monté à pivotement sur le boîtier (101).

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé

en ce qu'il comporte un couvercle de fermeture (109) de la ou les cuve(s) (102, 102') monté à coulissement sur le boîtier (101), et en ce que lesdits moyens d'indexation comprennent une crémaillère (121) d'une longueur déterminée prévue sur la face interne du couvercle de fermeture (109) destinée à coopérer avec une roue à secteur denté (122) portée par l'arbre d'entraînement d'un plateau (104), lors

de l'ouverture de la ou les cuve(s) (102) par coulissement dudit couvercle (109).

10. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce que

la taille des orifices de montage (105, 105') de chaque plateau (104, 104') est

prévue pour accueillir des tubes de volume égal à environ 2 ml.

11. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce que

la vitesse maximale de rotation de chaque plateau (104, 104') est de l'ordre de

13000 tours/minute.

12. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 4, caractérisé en ce que

la tailles des orifices de montage (105) du plateau (104) est prévue pour accueillir

des tubes de volume égal à environ 5 ml.

13. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 4, caractérisé en ce que

la vitesse maximale de rotation du plateau (104) est de l'ordre de 4500 tours/minute.

14. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse

maximale de rotation du plateau (104) est de l'ordre de 5000 tours/minute.

15. Dispositif selon l'une des revendications 1, 2 ou 4, caractérisé en ce

que la cuve (102) de forme cylindrique de révolution présente un diamètre de l'ordre de 300 millimètres et une hauteur de l'ordre de 85 millimètres, pour un plateau horizontal (104) de diamètre de l'ordre de 270 millimètres, le boîtier (101) entourant la cuve (102) présentant une largeur et une longueur externes de l'ordre de 320

millimètres et une hauteur de 120 millimètres.

16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 3 ou 4,

caractérisé en ce que les orifices de montage (105) présentent une forme oblongue.

17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 4, caractérisé

en ce que le plateau horizontal (104) comporte environ 48 orifices traversants (105)

pour le montage de 48 tubes (106) environ.

18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé

en ce que le plateau est réalisé en matière métallique, de préférence une matière de faible densité, telle qu'un alliage d'aluminium haute résistance recouvert d'un

nickelage chimique.

19. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2, 4 à 18,

caractérisé en ce que les balancelles sont réalisées en matière métallique, de

préférence en inox haute résistance.

20. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2, 4 à 18,

caractérisé en ce que les balancelles sont réalisées en une matière composite telle

que du carbone.