FR3057665A1 - APPARATUS FOR AUTOMATIC COLORING OF SAMPLES ON MICROSCOPE BLADES - Google Patents

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Abstract

Appareil pour la coloration automatique des échantillons sur lames de microscope constitué d'une tête mobile au-dessus d'un plateau qui supporte les lames à colorer et les réactifs. La tête comporte un dispositif de prélèvement-distribution ainsi qu'un dispositif de préhension par aspiration et ventouse. L'appareil effectue le déparaffinage des lames, la distribution des réactifs et le montage des lamelles. Il utilise différentes aiguilles de prélèvement et pose des lamelles sur les lames pour étaler les réactifs et éviter l'évaporation. Les flacons de réactifs sont fermées par des bouchons que la machine débouche automatiquement. Chaque lame peut être chauffée à température précise dans une chambre close.Apparatus for automatically staining samples on microscope slides consisting of a movable head above a tray that supports the slides to be stained and the reagents. The head comprises a sampling-dispensing device and a gripping device by suction and suction cup. The device performs dewaxing of slides, reagent dispensing and lamella assembly. He uses different needles and slides on the slides to spread the reagents and avoid evaporation. The reagent bottles are closed by plugs that the machine opens automatically. Each blade can be heated to a precise temperature in a closed chamber.

Description

(57) Appareil pour la coloration automatique des échantillons sur lames de microscope constitué d'une tête mobile au-dessus d'un plateau qui supporte les lames à colorer et les réactifs. La tête comporte un dispositif de prélèvementdistribution ainsi qu'un dispositif de préhension par aspiration et ventouse. L'appareil effectue le déparaffinage des lames, la distribution des réactifs et le montage des lamelles. Il utilise différentes aiguilles de prélèvement et pose des lamelles sur les lames pour étaler les réactifs et éviter l'évaporation. Les flacons de réactifs sont fermées par des bouchons que la machine débouche automatiquement. Chaque lame peut être chauffée à température précise dans une chambre close.(57) Apparatus for automatic staining of samples on microscope slides consisting of a movable head above a tray which supports the slides to be stained and the reagents. The head includes a dispensing device as well as a suction device and suction cup. The device performs the dewaxing of the blades, the distribution of the reagents and the mounting of the coverslips. He uses different sampling needles and places coverslips on the slides to spread the reagents and avoid evaporation. The reagent bottles are closed by caps which the machine opens automatically. Each blade can be heated to a precise temperature in a closed chamber.

- 1 La présente invention concerne un appareil pour la coloration automatique des échantillons biologiques sur lames de microscope permettant de réaliser des protocoles de coloration très divers, incluant la phase de déparaffinage des lames, la distribution de réactifs, la pose et la dépose de lamelles sur l'échantillon, et le montage final.- 1 The present invention relates to an apparatus for the automatic staining of biological samples on microscope slides making it possible to carry out a wide variety of staining protocols, including the dewaxing phase of the slides, the distribution of reagents, the fitting and depositing of coverslips on the sample, and the final assembly.

L'observation d'échantillons au microscope à des fins d’analyses biologiques nécessite des colorations adaptées à l'examen envisagé. L'objet de l'invention est un automate réalisant la totalité des phases des protocoles de coloration, et permettant d'utiliser des très faibles quantités de réactifs. Il trouve ainsi son application en immunochimie et pour les colorations spéciales.The observation of samples under the microscope for biological analysis requires staining suitable for the examination envisaged. The object of the invention is an automaton carrying out all of the phases of the staining protocols, and making it possible to use very small quantities of reagents. It thus finds its application in immunochemistry and for special stains.

L'appareil selon l'invention est représenté figure 1. Il se compose d'un plateau au-dessus duquel une tête (1) se déplace selon deux axes horizontaux. La tête est munie d'un dispositif de prélèvement à aiguille (7) et d'un dispositif de manipulation à ventouse (8). Le plateau porte les échantillons à colorer (2) ainsi que les réactifs (3). Une zone technique comporte des magasins contenant des lamelles (4), des couvercles (5) et des aiguilles (6).The apparatus according to the invention is shown in Figure 1. It consists of a plate above which a head (1) moves along two horizontal axes. The head is provided with a needle sampling device (7) and a suction cup handling device (8). The tray carries the samples to be colored (2) as well as the reagents (3). A technical area includes magazines containing coverslips (4), covers (5) and needles (6).

L'une des caractéristiques de l'invention est la possibilité d'utiliser différentes aiguilles pour le prélèvement et la distribution des réactifs. Les aiguilles ont des contenances et des diamètres différents et il est ainsi possible d'optimiser la distribution selon la quantité à délivrer et la viscosité. Le dispositif est illustré par la figure 2. Le tube de prélèvement (1) est relié par un tuyau souple à une seringue motorisée (non figurée). Il est solidaire à son extrémité d'un électroaimant à pôles concentriques (2) pouvant attirer une plaque métallique (3) qui supporte l'aiguille. L'orifice du tube fait face à un joint souple (4) et à l'aiguille. Lorsque l'électroaimant est activé, l'écrasement du joint assure l'étanchéité et permet l'aspiration des liquides à travers l'aiguille. Lorsque l'aimantation cesse, la force exercée par le joint libère la plaque métallique malgré l'aimantation rémanente qui tend à maintenir la plaque collée à l'électroaimant. La figure 3 montre une variante de cette réalisation avec un électroaimant d'une forme différente.One of the characteristics of the invention is the possibility of using different needles for the collection and distribution of the reagents. The needles have different capacities and diameters and it is thus possible to optimize the distribution according to the quantity to be delivered and the viscosity. The device is illustrated in FIG. 2. The sampling tube (1) is connected by a flexible hose to a motorized syringe (not shown). It is integral at its end with an electromagnet with concentric poles (2) which can attract a metal plate (3) which supports the needle. The tube opening faces a flexible seal (4) and the needle. When the electromagnet is activated, the crushing of the seal ensures sealing and allows the aspiration of liquids through the needle. When the magnetization ceases, the force exerted by the seal releases the metal plate despite the remanent magnetization which tends to keep the plate stuck to the electromagnet. Figure 3 shows a variant of this embodiment with an electromagnet of a different shape.

Une autre caractéristique de l'invention est le fait que l'une des aiguilles est destinée au prélèvement du liquide de montage, qui est une résine transparente durcissant rapidement à l'air. Selon l'invention, cette aiguille se trouve plongée dans un récipient empli d'un solvant qui dissout la résine et évite son durcissement lorsqu'elle repose à sa position de rangement.Another characteristic of the invention is the fact that one of the needles is intended for withdrawing the mounting liquid, which is a transparent resin which hardens quickly in air. According to the invention, this needle is immersed in a container filled with a solvent which dissolves the resin and prevents it from hardening when it rests in its storage position.

Pour minimiser la pollution de l'aiguille, il faut éviter de la plonger profondément dans le réactif prélevé et le dispositif permettant de détecter le niveau de ce liquide est une autre caractéristique de l’invention. Un capteur de pression mesure la pression dans le circuit d'aspiration. Quand l'aiguille descend dans le flacon de prélèvement, la seringue motorisée commence à aspirer. Le capteur de pression détecte la variation de pression qui se produit dèsTo minimize pollution of the needle, avoid plunging it deep into the reagent collected and the device for detecting the level of this liquid is another characteristic of the invention. A pressure sensor measures the pressure in the suction circuit. When the needle descends into the sampling bottle, the motorized syringe begins to aspirate. The pressure sensor detects the pressure variation that occurs from

-2que le liquide pénétre dans l'aiguille et la descente cesse. Cette variation de pression dépend de la viscosité du liquide et elle est facilement mesurable si Ton a choisi une aiguille du diamètre adéquat.-2the liquid enters the needle and the descent stops. This pressure variation depends on the viscosity of the liquid and is easily measurable if a needle of the correct diameter has been chosen.

L'aiguille doit être nettoyée après chaque opération. Ce nettoyage est obtenu par aspiration d'eau et injection d'un jet d'air. Une des caractéristiques de l’invention est que le circuit l'aiguille peut être déconnecté de la seringue motorisée et connectée à une source d'air comprimé par l'intermédiaire d'une électrovanne.The needle must be cleaned after each operation. This cleaning is obtained by suction of water and injection of an air jet. One of the characteristics of the invention is that the needle circuit can be disconnected from the motorized syringe and connected to a source of compressed air by means of a solenoid valve.

Le bon fonctionnement de l'appareil et particulièrement le changement d'aiguille supposent un grande précision des mouvements. Un système de positionnement peu coûteux est également une caractéristique de l'invention. Les deux axes horizontaux sont sont munis d'une règle constituée d'une fine feuille en acier portant une série de fentes régulièrement espacés, d'une largeur de l'ordre du millimètre, c'est-à-dire nettement plus grand que la précision recherchée, mais facile à obtenir par exemple par découpe laser. Les axes sont actionnés par des moteur pasà-pas fonctionnant par micropas, et portent deux capteurs optiques en forme de fourche chevauchant la règle et espacés d'une distance approximativement égale à un nombre impair de fois le demi-intervalle entre deux fentes. La machine connaît ainsi sa position chaque fois qu'un des capteurs passe sur le bord d'une fente. Elle tient à jour une position précise en fonction du nombre de micropas effectuées ensuite. L'accélération et la décélération des moteurs se font en modifiant la durée du micropas chaque fois que l'un des capteurs détecte le bord d'une fente.The good functioning of the device and particularly the change of needle presupposes a high precision of the movements. An inexpensive positioning system is also a feature of the invention. The two horizontal axes are provided with a ruler consisting of a thin steel sheet carrying a series of regularly spaced slots, of a width of the order of a millimeter, that is to say much larger than the precision sought, but easy to obtain, for example by laser cutting. The axes are actuated by stepping motors operating by microsteps, and carry two optical sensors in the shape of a fork overlapping the rule and spaced by a distance approximately equal to an odd number of times the half-interval between two slots. The machine thus knows its position each time one of the sensors passes over the edge of a slot. It maintains a precise position as a function of the number of microsteps performed thereafter. The acceleration and deceleration of the motors are done by modifying the duration of the microstep each time one of the sensors detects the edge of a slit.

Lorsqu'on dépose de très petites quantités de réactifs sur une lame, celui-ci doit s'étaler sur l'échantillon et il faut éviter son évaporation. Pour cela, la machine dépose une lamelle sur le réactif. Cette lamelle sera ôtée à l'étape suivante. La pose de la lamelle doit se faire selon un mouvement précis, la lamelle étant légèrement inclinée d'un côté de façon qu'elle vienne progressivement se coucher sur la lame afin de permettre un parfait étalement sans formation de bulles d'air.When very small amounts of reagents are placed on a slide, the slide should spread over the sample and avoid evaporation. For this, the machine deposits a coverslip on the reagent. This strip will be removed in the next step. The installation of the slat must be done according to a precise movement, the slat being slightly inclined on one side so that it gradually comes to lie on the blade to allow perfect spreading without the formation of air bubbles.

Le dispositif permettant de manipuler les lamelles est une autre caractéristique de l'invention, illustrée par la figure 4. Le dispositif de préhension comporte une ventouse mobile verticalement (4) reliée à une pompe aspirante et à une électrovanne de mise à l'air libre. Le mouvement vertical de la ventouse entraîne une pièce en forme de U inversé (1) dont la largeur est comprise entre la taille d'une lame et la celle d'une lamelle. Cette pièce pose sur une butée (2) solidaire du tube (3) portant la la ventouse, mais peut remonter librement. La butée est positionnée de manière que la pièce en U soit légèrement plus basse que la ventouse lorsqu'elle repose sur la butée.The device for handling the slats is another characteristic of the invention, illustrated in FIG. 4. The gripping device comprises a vertically movable suction cup (4) connected to a suction pump and to an air release solenoid valve. . The vertical movement of the suction cup drives an inverted U-shaped piece (1) whose width is between the size of a blade and that of a strip. This piece rests on a stop (2) integral with the tube (3) carrying the suction cup, but can rise freely. The stopper is positioned so that the U-piece is slightly lower than the suction cup when it rests on the stopper.

-3Pour prendre une lamelle dans le magasin, la tête se positionne de façon qu'un côté de la pièce en U repose sur le bord de la lamelle (5). L'aspiration démarre et la ventouse descend. Dès qu'elle touche la lamelle, un capteur de pression détecte la diminution de pression et arrête la descente. En remontant, la lamelle prend l'angle désiré jusqu'à ce que le U touche la butée et la montée se poursuit en conservant le même angle. La lamelle est ensuite posée sur la lame en respectant un certaine distance (6) par rapport au bord de la lame.-3To take a strip from the magazine, the head is positioned so that one side of the U-shaped piece rests on the edge of the strip (5). The suction starts and the suction cup descends. As soon as it touches the coverslip, a pressure sensor detects the decrease in pressure and stops the descent. Going up, the slat takes the desired angle until the U touches the stop and the climb continues while maintaining the same angle. The strip is then placed on the blade, respecting a certain distance (6) from the edge of the blade.

Pour ôter la lamelle, il est nécessaire de maintenir la lame lorsque la ventouse tire sur la lamelle car celle-ci tend à rester collée à la lame. Pour cela, la tête se positionne comme indiqué sur la figure 5 de façon que les deux côtés du U touchent la lame sans toucher la lamelle. Le U est alors immobilisé par un électroaimant solidaire de la tête indiqué en (1) figure 6 et empêche la lame de monter avec la lamelle.To remove the coverslip, it is necessary to hold the blade when the suction cup pulls on the coverslip because it tends to remain stuck to the blade. For this, the head is positioned as shown in Figure 5 so that the two sides of the U touch the blade without touching the slat. The U is then immobilized by an electromagnet secured to the head indicated in (1) Figure 6 and prevents the blade from rising with the coverslip.

La pièce en U peut également être immobilisée plus haut pour manipuler librement les bouchons des flacons de réactifs et les couvercles.The U-shaped part can also be immobilized higher to freely manipulate the caps of the reagent bottles and the covers.

Il est nécessaire de chauffer les lames pour faire fondre la paraffine dans laquelle les échantillons sont généralement englobés et on doit également pouvoir les maintenir à une température précise pour certains protocoles qui nécessitent des incubations. Pour cela, les lames sont disposées dans des supports illustrés figure 7 contenant une résistance chauffante (1) et un capteur de température (2) surmontés par une plaque plane conductrice de la chaleur (non figurée) qui favorise la diffusion de la chaleur sous la lame. La tête pose un couvercle (3) en utilisant le système de préhension à ventouse, ce qui clôt le volume de la chambre et garantit une température homogène et stable.It is necessary to heat the slides to melt the paraffin in which the samples are generally enclosed and it must also be possible to maintain them at a precise temperature for certain protocols which require incubations. For this, the blades are arranged in supports illustrated in FIG. 7 containing a heating resistor (1) and a temperature sensor (2) surmounted by a flat heat conducting plate (not shown) which promotes the diffusion of heat under the blade. The head places a cover (3) using the suction cup gripping system, which closes the volume of the chamber and guarantees a uniform and stable temperature.

Des couvercles sont posés sur les flacons contenant les réactifs (figure 8). Selon l'invention, le bouchon normalement fourni avec le flacon (3) est remplacé par un insert creux (2) dont la face supérieure est usinée avec une qualité de surface qui permet une bonne étanchéité par le simple poids de l'opercule (1) posé par la machine. Dans une variante, l'une des deux pièces est aimantée et attire l’autre pièce pour augmenter la force d'appui de l'opercule sur son siège.Lids are placed on the bottles containing the reagents (Figure 8). According to the invention, the stopper normally supplied with the bottle (3) is replaced by a hollow insert (2) whose upper face is machined with a surface quality which allows good sealing by the simple weight of the seal (1 ) installed by the machine. In one variant, one of the two parts is magnetized and attracts the other part to increase the bearing force of the cover on its seat.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1) Appareil pour la coloration automatique des lames de microscope caractérisé en ce qu'il comporte des portoirs individuels dans lesquels les lames sont posées horizontalement et où les réactifs sont distribués par l'intermédiaire de différentes aiguilles de prélèvement pouvant être changées automatiquement.1) Apparatus for the automatic staining of microscope slides, characterized in that it comprises individual racks in which the slides are placed horizontally and in which the reagents are dispensed by means of different sampling needles which can be changed automatically. 2) Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il monte les aiguilles de prélèvement grâce à un électro-aiment attirant une plaque métallique sous laquelle est installée l'aiguille en réalisant une jonction étanche par l'écrasement d'un joint2) Apparatus according to claim 1 characterized in that it mounts the sampling needles with an electro-magnet attracting a metal plate under which the needle is installed by making a sealed junction by crushing a seal 3) Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que l’une des aiguilles pouvant être montées sur le tube porte-aiguille repose dans un liquide dissolvant le liquide de montage des lamelles.3) Apparatus according to claim 1 characterized in that one of the needles which can be mounted on the needle holder tube rests in a liquid dissolving the mounting liquid of the lamellae. 4) Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que le tube porte-aiguille peut être connecté soit à une seringue motorisée, soit à une source d'air comprimé pour son nettoyage interne.4) Apparatus according to claim 1 characterized in that the needle holder tube can be connected either to a motorized syringe, or to a source of compressed air for internal cleaning. 5) Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit d'aspiration de l'aiguille est équipé d'un capteur de pression qui détecte la présence de liquide quand l'aiguille arrive au niveau du liquide prélevé.5) Apparatus according to claim 1 characterized in that the needle suction circuit is equipped with a pressure sensor which detects the presence of liquid when the needle reaches the level of the withdrawn liquid. 6) Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que les mouvements de la tête se font selon deux axes munis de règles portant des fentes régulièrement espacées d'une taille supérieure à la précision recherchée et de deux capteurs optiques qui permettent une relocalisation précise des coordonnées et déclenchent la modification de la durée du pas lors des phases d'accélérationdécélération.6) Apparatus according to claim 1 characterized in that the movements of the head are made along two axes provided with rules carrying regularly spaced slots of a size greater than the desired precision and two optical sensors which allow precise relocation of coordinates and trigger the modification of the duration of the step during the acceleration-deceleration phases. 7) Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est doté d'un système de préhension à ventouse pouvant poser des lamelles sur les lames et et les en ôter.7) Apparatus according to claim 1 characterized in that it is provided with a suction cup gripping system which can place strips on the blades and remove them. 8) Appareil selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il est équipé d'une pièce mobile partiellement solidaire de la ventouse permettant, selon l'endroit où cette pièce est posée, d'incliner la lamelle en appuyant sur l'une de ses extrémités lorsqu'il la saisit pour la poser sur la lame et de presser sur la lame lorsqu'il retire la lamelle.8) Apparatus according to claim 7 characterized in that it is equipped with a movable part partially secured to the suction cup allowing, depending on where this piece is placed, to tilt the slat by pressing on one of its ends when he grasps it to put it on the blade and press on the blade when he removes the coverslip. 9) Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que les flacons contenant les réactifs sont obturés par une pièce composée d'un siège usiné sur lequel est posé un opercule ajusté assurant l'étanchéité et manipulé par le système de préhension, la pression de l'opercule sur9) Apparatus according to claim 1 characterized in that the bottles containing the reagents are closed by a part composed of a machined seat on which is placed an adjusted seal ensuring the tightness and manipulated by the gripping system, the pressure of the on -5son siège pouvant être augmentée par l'action d'un aimant qui crée une attraction entre l'opercule et l’insert.Its seat can be increased by the action of a magnet which creates an attraction between the cover and the insert. 55 10) Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que les portoirs contenant les lames peuvent être être fermés par des couvercles afin de créer autour de la lame un volume isotherme.10) Apparatus according to claim 1 characterized in that the racks containing the blades can be closed by lids to create around the blade an insulated volume. - 1/2-- 1 / 2-
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