DECAUX, Dominique (38 rue Etienne Gros, Chaponost, F-69630, FR)
MAJCZAK, Lionel (2b avenue de la République, Chazay D'azergues, F-69380, FR)
COURTIAL, Olivier (2 rue Masaryk, Lyon, F-69009, FR)
DECAUX, Dominique (38 rue Etienne Gros, Chaponost, F-69630, FR)
MAJCZAK, Lionel (2b avenue de la République, Chazay D'azergues, F-69380, FR)
REVENDICATIONS
1. Procédé de mesure du volume d'un liquide distribué à l'intérieur d'un conteneur à l'aide d'un dispositif d'aspiration/refoulement inclus dans un automate d'analyse, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : a) Positionner ledit dispositif d'aspiration/refoulement en aplomb dudit conteneur, à une distance d du fond du conteneur ou de la surface du liquide présent dans le conteneur ; b) Déclencher la mesure en continu des valeurs de capacité électrique entre l'extrémité de l'aiguille du dispositif d'aspiration/refoulement et l'ensemble constitué par le conteneur, le châssis de l'automate d'analyse et éventuellement le liquide présent dans le conteneur ; ladite valeur étant considérée comme la valeur de base B ; c) Déclencher la distribution du liquide dans le conteneur à l'aide du dispositif d'aspiration/refoulement, de sorte que le conteneur et l'aiguille du dispositif d'aspiration/refoulement soit en connexion fluidique tout au long de la distribution ; d) Mesurer la période t pendant lequel les valeurs de capacité électrique entre l'extrémité de l'aiguille du dispositif d'aspiration/refoulement et l'ensemble constitué par le conteneur, le châssis de l'automate d'analyse et éventuellement le liquide présent dans le conteneur sont supérieures à une valeur seuil S ; et e) Calculer le volume de liquide distribué dans le conteneur en multipliant la valeur de période t obtenue à l'étape d) par le débit de distribution de liquide du dispositif d' aspiration/refoulement.
2. Procédé selon la revendication 1, comportant une étape supplémentaire c'), subséquente à l'étape c), consistant à déplacer le dispositif d'aspiration/refoulement selon un axe vertical afin de maintenir la distance d entre l'extrémité de l'aiguille et la surface du liquide en cours de distribution.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la valeur de d est fonction du volume de liquide à distribuer dans le conteneur.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la valeur du débit est une valeur unique moyenne.
5. Procédé selon la revendication 1 à 3, dans lequel la valeur du débit est une valeur variable au cours de la période de temps t.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre une étape supplémentaire intervenant après l'étape b) consistant à déterminer si le conteneur contient un volume de liquide résiduel.
7. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel on compare la valeur de base B avec une valeur de référence correspondant à la valeur de capacité entre l'extrémité de l'aiguille du dispositif d'aspiration/refoulement et l'ensemble constitué par le conteneur vide de tout liquide et le châssis de l'automate d'analyse. |
PROCEDE DE MESURE DU VOLUME DISTRIBUE D'UN LIQUIDE DANS UN CONTENEUR PAR MESURE DE CAPACITE
La présente invention se rapporte aux automates d'analyses biologiques. Plus précisément, la présente invention a trait à un procédé de mesure du volume d'un liquide distribué dans un conteneur d'analyse par mesure de capacité.
Dans les dispositifs automatisés d'analyses biologiques ou automates d'analyse, la détermination de la quantité de liquide distribué dans les conteneurs d'analyse est capitale pour s'assurer de la pertinence des résultats obtenus. En effet, à chaque étape de l'analyse intervient la nécessité de mesurer le volume de liquide distribué dans le conteneur, mais également de s'assurer de la présence des liquides d'intérêt dans ledit conteneur. C'est le cas non seulement avec l'échantillon biologique à analyser, mais également avec les réactifs et les solutions de lavage utilisés au cours de l'analyse. Cette problématique de gestion de la volumétrie s'inscrit donc plus généralement dans une démarche de qualité visant à améliorer, mais également à fiabiliser, les résultats rendus par de tels automates d'analyses. En effet, la fiabilité et la répétabilité des résultats obtenus dépendent de la précision et de la répétabilité des volumes distribués.
De tels impératifs sont d'ailleurs dictés par la mise en place d'une réglementation plus contraignante et notamment la norme CE IVD (In Vitro Diagnostic) en vigueur depuis le mois de décembre 2003.
Des dispositifs mettant en œuvre des procédés de mesure du volume de liquide dans des conteneurs, en particulier de conteneurs du type cuvettes réactionnelles, ont déjà été décrits.
Certains dispositifs sont basés sur une mesure indirecte du volume de liquide. Ceci se retrouve en particulier dans les automates d'analyse n'utilisant pas de veine liquide ; autrement dit les automates dont la gestion fluidique se fait au moyen d'un dispositif pneumatique. Dans ce cas, il est possible de contrôler la pression de l'air contenu dans le circuit de gestion fluidique. Ainsi, la modification du profil de pression de l'air situé entre
la seringue d'aspiration et le liquide en cours de prélèvement ou de distribution se trouvant dans l'aiguille, permet d'évaluer le volume de liquide prélevé ou distribué.
Cette technique de mesure indirecte est possible grâce aux propriétés de compressibilité de l'air. Il s'avère qu'elle est impossible à mettre en œuvre avec un automate d'analyse dans lequel le système de gestion des liquides est basé sur l'utilisation d'une veine liquide, puisque les liquides sont non compressibles.
D'autres automates utilisent non pas la mesure de volume en tant que telle, mais la mesure de niveau de liquide dans le conteneur après distribution pour en déduire le volume de liquide distribué.
Ainsi, un premier type de dispositif consiste dans des dispositifs optiques, du type émetteur - récepteur, qui mesurent le niveau de liquide à travers la paroi du conteneur en jouant sur la différence d'indice de réfraction entre l'air et un liquide. L'inconvénient de ce type de dispositifs et de procédés est qu'ils ne peuvent être mis en œuvre qu'avec des conteneurs translucides. Or, il est régulièrement fait usage dans les automates d'analyses biologiques de moyens de révélation par chimioluminescence qui impliquent de faire la détection dans l'obscurité totale. Par conséquent, l'emploi de conteneurs opaques est obligatoire, rendant impossible l'utilisation de tels outils de mesure de volume.
D'autres dispositifs optiques utilisent également la différence d'indice de réfraction entre l'air et les liquides pour mesurer le niveau ou le volume de liquide dans un conteneur. Toutefois, contrairement aux dispositifs précédemment cités, ceux-ci sont invasifs. En effet, l'émetteur qui est généralement une fibre optique vient entrer en contact avec le liquide. Se produit alors une modification de la réfraction du faisceau incident et donc une modification du faisceau émergent, indiquant au dispositif qu'il est entré en contact avec le liquide. Un tel dispositif est décrit par exemple dans le brevet US- 4,809,551.
L'inconvénient majeur d'un tel procédé basé sur la différence de réfraction entre l'air et les liquides est qu'il est mis œuvre au moyen d'un dispositif présentant l'inconvénient d'entrer en contact avec le liquide, ce qui est rédhibitoire lorsque ce liquide est une échantillon biologique. En effet, le même dispositif étant utilisé pour mesurer le niveau de liquide dans plusieurs conteneurs avec des échantillons différents, le risque de
contamination entre échantillons s'en trouve considérablement augmenté, même après des étapes de lavage de l'aiguille de prélèvement.
Le document US-5, 194,747 divulgue un dispositif de mesure de niveau de liquide par le biais de moyens optiques consistant essentiellement dans l'utilisation d'une diode laser émettant un faisceau lumineux incident par l'intermédiaire d'une fibre optique puis d'un transmetteur optique, ledit faisceau étant réfléchi par la surface du liquide de sorte que le faisceau émergent est réceptionné par un photorécepteur. Un détecteur de phase mesure alors la différence de phase entre le faisceau incident et le faisceau émergent. Une échelle de comptage permet de corréler la valeur de différence de phase au niveau du liquide dans le conteneur.
Le dispositif décrit dans le document US-5, 194,747 présente l'inconvénient majeur d'être solidaire du conteneur dans lequel est réalisée la mesure de niveau, notamment par le fait qu'une partie du dispositif est intégrée dans la paroi supérieure du conteneur ou solidarisée à celle-ci à l'aide de vis. Une telle disposition rend donc impossible la mise en oeuvre d'un procédé de mesure du niveau du liquide, dans un automate d'analyse haut débit réalisant des analyses en série sur plusieurs conteneurs à usage unique indépendants les uns des autres.
Un autre inconvénient majeur de ce dispositif est sa complexité qui, d'une part, rend son coût de revient important et d'autre part, empêche son adaptation sur des automates existants.
D'autres dispositifs sont basés sur le principe de pesée du conteneur. En effet, en effectuant une pesée différentielle du conteneur, l'automate d'analyse détermine si le conteneur a été rempli ou vidé et peut éventuellement déterminer le volume de liquide présent dans le conteneur.
Toutefois, ce type de dispositif de pesée, s'il est suffisamment performant lorsque les conteneurs sont utilisés de manière individuelle, fournit une information peu précise pour des conteneurs disposés en rack, c'est à dire liés entre eux. Dans ce cas, la valeur obtenue ne peut être qu'une valeur moyenne sur l'ensemble des conteneurs, ce qui exclut toute mesure précise sur chacun des conteneurs.
Un autre type de dispositif est basé sur les propriétés magnétiques. Un tel dispositif est décrit par exemple dans le document EP-A-I 014 049. Ledit dispositif comporte un électro-aimant pour l'excitation sans contact d'une paroi du récipient avec une oscillation mécanique atténuée et une sonde pour la détermination sans contact de l'oscillation liée au niveau de liquide contenu dans le récipient. Le niveau de liquide est déterminé par le niveau d'atténuation de l'oscillation.
Un tel dispositif présente l'inconvénient de devoir être utilisé avec des conteneurs en métal pour assurer les phénomènes d'électro-aimantation. Or, pour des raisons de risques sanitaires, mais également de coûts, les conteneurs utilisés de nos jours sont généralement en matériaux plastiques afin d'être remplacés régulièrement, voire d'être à usage unique.
Le procédé mis en œuvre avec ce dispositif est donc inapproprié à l'utilisation de tels conteneurs.
Un autre type de dispositif est constitué par les dispositifs de mesure par ultrasons. Ce type de dispositifs présente l'avantage de pouvoir mesurer avec précision le niveau de liquide dans un conteneur. En revanche, outre leur coût important, ces dispositifs sont généralement assez complexes et encombrants. Ils nécessitent de plus, un couplage reproductible entre la sonde ultrasonore et la cuvette, afin de déterminer précisément le volume présent dans la cuvette par la mesure du temps de vol de l' aller-retour de l'onde ultrasonore. Ceci rend donc très difficile une adaptation sur un automate existant.
Un autre type de dispositif est constitué par les dispositifs destinés à mesurer le niveau de liquide dans un conteneur par mesure capacitive. En effet, la variation de la capacité entre l'aiguille du dispositif et le conteneur permet de détecter le contact de l'extrémité de l'aiguille avec la surface du liquide. Ce procédé est basé sur le fait que la valeur de capacité augmente quand l'aiguille se rapproche du liquide, jusqu'à une valeur maximale correspondant à une position où l'aiguille trempe dans le liquide. Dispositif et procédé sont décrits par exemple dans le document US-4,818,491.
S'ils sont particulièrement adaptés à la mesure de niveau d'un liquide présent dans un conteneur, ils ne sont en revanche pas du tout adaptés pour mesurer le volume d'un liquide distribué dans un conteneur. Au contraire, un procédé de mesure du volume de liquide lors de la distribution peut s'avérer nécessaire pour confirmer que la quantité de liquide prélevé
est bien la bonne. En effet, il n'est pas rare avec ce type de dispositif de détection de niveau, d'avoir des erreurs de prélèvement dues à des erreurs dans la détermination du niveau. En effet, lorsque des bulles sont présentes à la surface du liquide à prélever, il arrive que le dispositif considère les bulles comme la surface du liquide. Le dispositif stoppe donc sa course et démarre le prélèvement, en aspirant les bulles, ce qui fausse la quantité de liquide prélevée.
Enfin, un dernier type de dispositif est celui décrit dans le document EP-I 568 415 A2. Ce document décrit un dispositif et un procédé pour la mesure du volume de gouttelettes distribuées par une buse d'un système de dispense de gouttelettes, par mesure de la variation de capacité. Cette mesure est essentiellement basée sur la la rupture de contact fluidique entre la gouttelette et l'extrémité de la buse, cette rupture de contact fluidique induisant une variation de tension détectable.
Un inconvénient important du dispositif de mesure de volume de gouttelettes décrit dans le document EP-I 568 415 A2, est que, de par sa sensibilité excessivement importante et nécessaire à la mesure de volume excessivement faible, il nécessite un environnement électrique excessivement stable, obtenu notamment par la mise en place d'une cage de faraday. Or, une telle construction est tout bonnement inconcevable au sein d'un automate d'analyses biologiques, qui présente un environnement électrique changeant, de par l'utilisation d'un système de convoyage de conteneurs ; de par le fait que les conteneurs peuvent éventuellement contenir des volumes différents de liquides, préalablement à la dispense du liquide qui fait l'objet de la mesure de volume ; de par le fait que la nature électrochimique des liquides utilisés dans de tels automates varie de façon importante, modifiant en conséquence l'environnement électrique dans lequel est réalisée la mesure de volume.
Un tel dispositif, s'il est très efficace, présente comme autre inconvénient d'être essentiellement adapté à la mesure de gouttelettes dont le volume est relativement faible, de l'ordre du picolitre ou nanolitre. En effet, pour que la méthode de mesure décrite dans le document EP-I 568 415 A2 puisse être mise en œuvre, il est obligatoire qu'une rupture fluidique intervienne entre la gouttelette et la buse de dispense. Autrement dit, il est obligatoire que la gouttelette soit isolée dans l'espace, à la fois du dispositif de dispense et du conteneur qui va la recevoir. Cette nécessité fait qu'un tel dispositif n'est absolument
pas adapté aux mesures de volumes de liquide, tels que ceux mis en œuvre au sein des automates d'analyses biologiques, qui vont de plusieurs dizaines de microlitres à quelques millilitres. En effet, de tels volumes sont distribués sous forme de veine liquide, qui assure une continuité fluidique entre la buse du système de dispense de liquide et le conteneur recevant le liquide. Pour obtenir une segment isolé de liquide présentant un volume tel que ceux décrits ci-avant, il serait nécessaire de disposer d'une buse avec un diamètre bien supérieur ou alors de positionner la buse à une distance importante du conteneur, incompatible avec la taille des automates d'analyse.
Enfin, un tel système n'est pas très adapté à l'utilisation de racks ou de cuvette en plastique, présentant des propriétés isolantes.
Il s'ensuit donc qu'il n'existe, à ce jour, aucun procédé efficace de mesure de volumes variables de liquides distribués dans des conteneurs individuels ou collectifs, transparents ou opaques, non tributaire d'un environnement électrique stable, apte à être mis en œuvre au moyen d'un dispositif existant ou pouvant être facilement adapté sur des automates d'analyse existant, à un coût limité.
Un objectif de la présente invention est donc de fournir un procédé efficace et robuste de mesure des volumes variables de liquides, en particulier d'échantillons biologiques, distribués dans un conteneur.
Un autre objectif de la présente invention est de fournir un procédé de mesure du volume d'un liquide distribué dans un conteneur, qui soit en mesure d'identifier la présence de bulles dans le liquide, faussant ainsi le volume distribué.
Un autre objectif de la présente invention est de fournir un procédé de mesure du volume d'un liquide distribué dans un conteneur, permettant d'effectuer des mesures sans allonger le temps de distribution des échantillons.
Un autre objectif de la présente invention est de fournir un procédé de mesure de volume d'un liquide distribué dans un conteneur, permettant de mesurer le volume de plusieurs segments liquides destinés à être distribués dans un même cycle de distribution. Un autre objectif de la présente invention est de fournir un procédé de mesure de volume d'un liquide distribué dans un conteneur, permettant de discriminer préalablement à la distribution, les conteneurs vides des conteneurs partiellement remplis.
Ces objectifs parmi d'autres sont atteints par la présente invention qui concerne, en premier lieu, un procédé de mesure du volume d'un liquide distribué à l'intérieur d'un conteneur à l'aide d'un dispositif d'aspiration/refoulement inclus dans un automate d'analyse, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : a) Positionner ledit dispositif d'aspiration/refoulement en aplomb dudit conteneur, à une distance d du fond du conteneur ou de la surface du liquide présent dans le conteneur ; b) Déclencher la mesure en continu des valeurs de capacité électrique entre l'extrémité de l'aiguille du dispositif d'aspiration/refoulement et l'ensemble constitué par le conteneur, le châssis de l'automate d'analyse et éventuellement le liquide présent dans le conteneur ; ladite valeur étant considérée comme la valeur de base B ; c) Déclencher la distribution du liquide dans le conteneur à l'aide du dispositif d'aspiration/refoulement, de sorte que le conteneur et l'aiguille du dispositif d'aspiration/refoulement soit en connexion fluidique tout au long de la distribution ; d) Mesurer la période t pendant lequel les valeurs de capacité électrique entre l'extrémité de l'aiguille du dispositif d'aspiration/refoulement et l'ensemble constitué par le conteneur, le châssis de l'automate d'analyse et éventuellement le liquide présent dans le conteneur sont supérieures à une valeur seuil S ; et e) Calculer le volume de liquide distribué dans le conteneur en multipliant la valeur de période t obtenue à l'étape d) par le débit de distribution de liquide du dispositif d'aspiration/refoulement.
On entend par connexion fluidique que l'aiguille du dispositif d'aspiration/refoulement et le conteneur sont reliés par une veine ou colonne fluidique, formé par le refoulement du liquide à partir du dispositif d'aspiration/refoulement, dans le conteneur. Autrement dit, la distribution de liquide doit être régulière et continue, pour que la colonne de liquide distribué fasse le lien entre l'extrémité libre de l'aiguille du dispositif d'aspiration/refoulement et le conteneur recevant le liquide ou le liquide déjà contenu dans
le conteneur. La notion de connexion fluidique ne doit pas être interprétée comme une possibilité que l'extrémité libre l'aiguille du dispositif d'aspiration/refoulement trempe dans le liquide se trouvant préalablement dans le conteneur ou venant d'y être déversé.
Selon un mode de réalisation préférentielle, le procédé selon l'invention comporte une étape supplémentaire c'), subséquente à l'étape c), consistant à déplacer le dispositif d'aspiration/refoulement selon un axe vertical afin de maintenir la distance d entre l'extrémité de l'aiguille et la surface du liquide en cours de distribution.
Avantageusement, la valeur de d est fonction au volume de liquide à distribuer dans le conteneur. En particulier, la valeur de d est déterminée de façon à assurer que le temps pendant lequel l'aiguille du dispositif d'aspiration/refoulement et le conteneur sont en connexion fluidique, soit le plus grand possible.
Selon une première variante du procédé selon l'invention, la valeur du débit est une valeur unique moyenne.
Selon une autre variante du procédé selon l'invention, la valeur du débit est une valeur variable au cours de la période de temps t. En particulier la valeur du débit utilisée est la valeur effective du débit à chaque mesure de capacité. Il est ainsi tenu compte des rampes d'accélération et de décélération du dispositif d'aspiration - refoulement.
Selon un mode de réalisation avantageux, le procédé selon l'invention comporte en outre une étape supplémentaire intervenant après l'étape b) consistant à déterminer, préalablement à la distribution, si le conteneur contient un volume de liquide résiduel.
Plus particulier, on compare la valeur de base avec une valeur de référence correspondant à la valeur de capacité entre l'extrémité de l'aiguille du dispositif d'aspiration/refoulement et l'ensemble constitué par le conteneur vide de tout liquide et le châssis de l'automate d'analyse.
Les buts et avantages de la présente invention seront mieux compris à la lumière de la description détaillée qui suit, faite en référence au dessin, dans lequel :
Les figures IA et IB représentent un vue schématique du système permettant de mettre en œuvre le procédé selon l'invention.
La figure 2 représente un graphique montrant la détection capacitive au cours du temps, lors de la distribution de deux volumes de liquide. Les figures 3A, 3B et 3C représentent un organigramme du procédé de mesure du volume de liquide distribué dans un conteneur, selon deux modes de réalisation différents.
La figure 4 représente un graphique montrant l'influence sur la détection capacitive de la présence d'un volume résiduel de liquide dans le conteneur avant distribution.
La figure 5 représente un graphique montrant la discrimination entre la distribution d'un premier volume de 150μl de liquide (eau) et la distribution d'un premier volume de 150μl d'air
Le système permettant de mettre en œuvre le procédé selon l'invention est représenté à la figure IA. Ce système comporte en premier lieu, un dispositif d'aspiration/refoulement 10. Ce dispositif d'aspiration est celui classiquement utilisé dans un automate d'analyse. Dans le cas présent, l'automate d'analyse considéré est un automate d'immunoanalyse, tel que celui commercialisé par la demanderesse sous le marque VIDIA®. Le dispositif d'aspiration/refoulement 10 est principalement constitué d'une seringue de distribution 12 reliée fluidiquement à une aiguille de distribution 16, au moyen d'une canalisation 14. L'aiguille de distribution 16 est positionnée en aplomb d'un conteneur 18 dans lequel doit être distribué le liquide 17 d'intérêt. Ce liquide d'intérêt 17 peut être un échantillon à analyser. Il peut être également un réactif d'analyse ou encore un liquide de lavage. Le conteneur 18 peut par ailleurs contenir ou non un liquide résiduel. En l'espèce, il contient un liquide résiduel 20. Un tel liquide résiduel, peut par exemple être constitué par l'échantillon à analyser. Dans cas, le liquide distribué peut être un réactif d'analyse.
Par ailleurs, l'aiguille de distribution 16 est reliée en série à un dispositif de détection de niveau capacitif 22, comportant une résistance électrique R. Le dispositif de détection de niveau capacitif 22 est quant à lui relié à la masse 24.
Le dispositif 22 exploite un oscillateur de type RC comportant la résistance R et une capacité C, référencée 26, dont la première armature est constituée l'aiguille 16, du liquide 17 et du liquide 20 pendant la distribution, et la seconde armature, par le châssis 28 de l'automate d'analyse, relié à la masse 24. Le diélectrique est constitué, soit par de l'air en
dehors de la période de distribution du liquide 17 et du conteneur 18, soit par le liquide 17 pendant la distribution et du conteneur 18. Il s'ensuit que la fréquence d'oscillation de l'oscillateur RC est directement dépendante de la valeur de la capacité 26. A partir de la fréquence, il est possible d'obtenir la valeur de période t en microsecondes (μs). Le principe du procédé selon l'invention est alors le suivant :
- En absence de connexion fluidique entre l'aiguille de distribution 16 et l'ensemble conteneur 18, liquide 20, la capacité 26 mesurée est celle de l'air. La valeur de cette capacité est par définition relativement faible (de l'ordre du picofarad (pF)).
- Lors de la distribution du liquide dans le conteneur au moyen du dispositif d'aspiration/refoulement, un contact physique est établi par connexion fluidique entre l'aiguille de distribution 16 et l'ensemble conteneur 18, liquide 20. Ceci s'observe schématique à la figure IB, sur laquelle la connexion fluidique est matérialisée par un jet de liquide 30 s' écoulant de l'extrémité de l'aiguille de distribution à l'intérieur du conteneur 18. La valeur de la capacité 26 mesurée est alors plus élevée (quelques pF). La fréquence d'oscillation de l'oscillateur RC est également plus faible et donc la valeur de la période t est elle, plus élevée.
L'utilisation d'une aiguille de distribution de diamètre connu et une vitesse de distribution adaptée permet d'obtenir un jet cylindrique de diamètre quasi-constant, proche du diamètre interne de l'aiguille de distribution. Il est alors possible d'estimer avec précision un débit moyen, dépendant du diamètre de l'aiguille et de la vitesse de la seringue du dispositif d'aspiration/refoulement.
Il s'ensuit qu'en mesurant les variations de la période t dans le temps et en particulier le temps pendant laquelle la période t est supérieure à une valeur seuil prédéterminée, il est possible de déterminer la durée pendant laquelle l'aiguille de distribution 16 est en connexion fluidique avec l'ensemble conteneur 18, liquide 20, châssis 28, à savoir la durée pendant laquelle le liquide, prélevé par le dispositif d'aspiration/refoulement, est distribué dans le conteneur. Connaissant avec précision le débit de distribution du dispositif d'aspiration/refoulement, il est alors possible de calculer le volume de liquide distribué.
La figure 2 représente un graphique de détection capacitive montrant l'évolution au cours du temps, de la période obtenue à partir de la mesure de la capacité 26 par le dispositif de détection de niveau capacitif 22. Il est à noter que l'axe des abscisses ne représente pas le temps en valeurs intrinsèques mais en nombre d'échantillons de mesure,
par exemple toutes les 300 μs. Par ailleurs, la valeur 0 de l'axe des abscisses est située à droite.
Le premier événement identifiable sur le graphique est référencé 40. En effet, alors que la valeur de la période est stable, on observe une augmentation soudaine de cette dernière. Cette augmentation reflète la descente dans le conteneur de l'aiguille de distribution. En effet, comme explicité supra, lors d'une étape de distribution de liquide dans un conteneur, l'aiguille vient se positionner en aplomb du conteneur, puis effectue un mouvement de descente dans le conteneur. Au fur et à mesure de la descente de l'aiguille dans le conteneur, la capacité mesurée 26 augmente à l'approche de l'ensemble conteneur 18, liquide 20, châssis 28 et masse 26. Cette augmentation de la capacité 32 entraîne une baisse de la fréquence d'oscillation du circuit RC et donc une augmentation de la période t, tel qu'observé sur le graphique.
Le deuxième événement remarquable sur ce graphique est une augmentation de la période t sous forme d'un pic référencé 42. Ce pic comporte un plateau et matérialise la distribution du liquide, typiquement l'échantillon à l'intérieur du conteneur. Comme explicité supra, lors de la distribution de l'échantillon, il se forme un jet cylindrique de liquide créant un contact physique entre l'aiguille et le conteneur et entraînant une augmentation significative de la capacité mesurée 26. Cette augmentation se matérialise par une augmentation significative de la période t. Le troisième événement remarquable correspondant au retour à une valeur de base de la période t, référencé 44 et ce, avant une nouveau pic. Cette baisse ponctuelle de la période t matérialise en fait, la présence dans le circuit de distribution du dispositif d'aspiration/refoulement, d'une bulle d'air entraînant une coupure ponctuelle de la connexion fluidique entre l'aiguille et le conteneur, lorsque le liquide est expulsé de l'aiguille. Le rôle de cette bulle est en fait, de séparer le volume d'échantillon, d'un deuxième volume de liquide qui est, en l'espèce, du liquide de lavage.
La distribution du liquide de lavage est d'ailleurs clairement représentée sur le graphique par le second pic 46.
La largeur des pics est directement corrélée au volume de liquide distribué. En effet, plus le volume de liquide est important et plus la connexion fluidique (ou contact physique) entre l'aiguille et le conteneur dure dans le temps, ceci se matérialisant par une durée plus importante du maintien de la période t à sa valeur haute. Il s'ensuit qu'on peut déduire
directement de l'observation du graphique que le volume de liquide de lavage distribué dans le conteneur est supérieur au volume d'échantillon préalablement distribué.
L'analyse des données est réalisée une fois la distribution du liquide terminée. Cette analyse se base sur les valeurs de période t enregistrées en fonction du temps. Ainsi, les paramètres de l'analyse des données sont également pris en compte et matérialisés sur la figure 2. En particulier, sont définis sur le graphique la ligne de base B, la valeur seuil S et la valeur maximum M.
La ligne de base B est calculée après analyse d'un certain nombre de points de mesure constituant l'intervalle P2, également défini sur le graphique de la figure 2. Par exemple, 120 points de mesure consécutifs de l'intervalle P2 sont pris en compte et la moyenne de ces 120 points constitue la valeur de la ligne de base B.
La valeur maximum M est calculée en prenant en compte plusieurs valeurs maximales. Le nombre de points de mesure utilisés pour calculer la valeur maximum M doit être suffisamment important pour s'assurer qu'une valeur haute n'est pas le fait d'un artefact. Néanmoins, il ne doit pas être trop important afin de ne pas excéder la durée totale d'un plateau. Ainsi, il est raisonnable de calculer la valeur maximum M en faisant par exemple, la moyenne de 120 points de mesure.
La valeur seuil S est, quant à elle, déterminée mathématiquement puisqu'elle est égale à 40% de la différence entre la valeur maximum M et la valeur de la ligne de base B. La valeur seuil S est la valeur de la période t à partir de laquelle on considère que la connexion fluidique est effectivement établie.
Les autres paramètres identifiables sur le graphique de la figure 2 sont les différents intervalles utilisés pour effectuer l'analyse des données.
Ainsi, la valeur Pl est la valeur constituant le début de la zone de calcul de la ligne de base B. Cette valeur est ici située à la fin de la phase de distribution de liquide car il s'agit d'une période pendant laquelle l'automate d'analyse est en pause avant de démarrer l'étape suivante de l'analyse. Cette période est alors propice pour calculer la valeur de la ligne de seuil. Par exemple, la valeur de Pl peut être constituée par le 200 eme point de mesure avant la fin de l'enregistrement de valeurs de capacité. Dans le cas où une mesure est réalisée toutes les 300μs, la valeur Pl est donc située 60 millisecondes (ms) avant la fin de l'enregistrement de valeurs de capacité.
L'intervalle P2 est l'intervalle correspondant aux 120 points de mesure consécutifs de la période t pour calculer la ligne de base B, l'une des bornes de cet intervalle étant constituée par la valeur Pl.
La valeur P12 est la valeur constituant le début de l'intervalle de la plage de distribution. Par exemple, la valeur de Pl peut être constituée par le 2000 eme point de mesure avant la fin de l'enregistrement de valeurs de capacité. Dans le cas où une mesure est réalisée toutes les 300μs, la valeur P12 est donc située 600 millisecondes (ms) avant la fin de l'enregistrement de valeurs de capacité.
La valeur P9 est la valeur constituant le début de la zone de fin de distribution. Dans cette zone, les valeurs de période t mesurées doivent systématiquement être inférieures à la valeur seuil S. Dans le cas contraire, une erreur est déclenchée par l'automate d'analyse. Par exemple, la valeur de P9 peut être constituée par le 300 eme point de mesure avant la fin de l'enregistrement de valeurs de capacité. Dans le cas où une mesure est réalisée toutes les 300μs, la valeur P9 est donc située 90 millisecondes (ms) avant la fin de l'enregistrement de valeurs de capacité.
La valeur PlOa est la valeur correspondant au début de l'intervalle de recherche de la bulle de séparation lorsque celle-ci est censée être présente. Par exemple, la valeur de PlOa peut être constituée par le 800 eme point de mesure avant la fin de l'enregistrement de valeurs de capacité. Dans le cas où une mesure est réalisée toutes les 300μs, la valeur PlOa est donc située 240 millisecondes (ms) avant la fin de l'enregistrement de valeurs de capacité. Une fois cette valeur de point de mesure atteinte, on escompte détecter la bulle.
L'intervalle PlOb est l'intervalle correspondant aux points de mesure consécutifs utilisés afin de mettre en évidence la baisse consécutive de plusieurs valeurs de la période t correspondant à la présence de la bulle de séparation. Cette intervalle peut par exemple être constitué de 180 points de mesure consécutifs.
La figure 3 montre l'organigramme du procédé de distribution de liquide, d'analyse des données et de calcul de volume de liquide distribué dans un conteneur par le dispositif d'aspiration/refoulement. Un tel procédé est mis en œuvre sur l'automate
d'immunoanalyses VIDIA® commercialisé par la demanderesse. Il est à noter que le processus de prélèvement du liquide à distribuer, qu'il s'agisse de l'échantillon ou d'un réactif, n'est pas décrit ici. En premier lieu, l'aiguille est positionnée en aplomb du conteneur dans lequel le liquide doit être distribué. Ceci est constitué par l'étape 50. Ensuite, le processus d'acquisition et d'enregistrement des valeurs de capacité par l'intermédiaire du dispositif de détection de niveau capacitif est enclenché, conformément à l'étape 52. L'aiguille commence alors sa descente à l'intérieur du conteneur jusqu'à ce que son extrémité se retrouve à une distance d de la surface du liquide. La distance d est dépendante du volume de liquide à distribuer dans le conteneur. C'est le système qui détermine cette distance en fonction du volume qui doit être distribué. Ceci est réalisé à l'étape 54. L'étape 56 consiste dans la distribution proprement dite du liquide dans le conteneur. Une fois la distribution achevée, intervient l'arrêt du processus d'acquisition et d'enregistrement de valeurs de capacité, à l'étape 57. L'aiguille remonte alors à sa position initiale hors du conteneur, en aplomb de celui-ci, conformément à l'étape 58. Selon une variante du procédé selon l'invention, les étapes 56 et 58 peuvent se produire simultanément. Autrement dit, l'aiguille remonte au fur et à mesure de la distribution du liquide dans le conteneur. Cette variante correspond en fait à une gestion dynamique de la distribution. L'intérêt d'une telle gestion sera explicitée infra, en lien avec la figure 4. Une fois la distribution de liquide effectuée, démarre l'analyse de données. En particulier, à l'étape 60, la valeur de la ligne de base B est calculée dans l'intervalle P2, tel que décrit supra.
Une fois la valeur de la ligne de base B calculée, elle est comparée à une valeur minimale et une valeur maximale, préalablement déterminées et enregistrées dans la mémoire de l'automate d'analyse. Ces valeurs sont par exemple de 80μs pour la valeur minimale et de HOμs pour la valeur maximale. Si la valeur de B n'est comprise entre la valeur minimale et la valeur maximale, l'automate d'analyse affiche une erreur, conformément à l'étape 64. Si la valeur B est effectivement comprise entre la valeur minimale et la valeur maximale, on passe à l'étape suivante de l'analyse des données. L'étape suivante 66 consiste dans la recherche des 120 valeurs maximales dans la plage de distribution, à savoir entre la valeur P12 et l'arrêt de l'enregistrement de valeurs de capacité, pour le calcul de la valeur maximum M, tel qu'explicité supra. Ainsi, les 120
plus fortes valeurs de période t enregistrées, sont retenues et la valeur moyenne est calculée. Cette valeur constitue la valeur maximum M.
Une fois la valeur maximum M calculée, l'algorithme de l'automate d'analyse compare la valeur de la ligne de base B et la valeur maximum M, à l'étape 68. En particulier, il calcule le rapport entre la valeur de la différence entre M et B, et la valeur B. Si la valeur de ce rapport est inférieure à 0,05 (soit 5 %), écart minimum toléré entre M et B, l'automate d'analyse affiche une erreur, conformément à l'étape 70. En effet, une différence inférieure à 5% dénote d'une anomalie dans le procédé de distribution de liquide ou d'acquisition des données. Si la différence entre B et M est supérieure à 5%, le calcul de la valeur seuil S est réalisé à l'étape 72.
L'étape suivante 74 consiste à rechercher les fronts dans la plage de distribution, à savoir entre la valeur P12 et l'arrêt de l'enregistrement de valeurs de capacité. Par fronts, on entend le franchissement de la valeur seuil S par la période de temps t, c'est à dire lorsque la période t passe d'une valeur inférieure à la valeur seuil S à une valeur supérieure ou inversement. Une fois, tous les fronts identifiés, ils sont comptabilisés à l'étape 76 afin de définir le nombre de fronts F.
A l'étape 78, le nombre de fronts F est comparé à la valeur du nombre maximal de fronts. Si le nombre F est supérieur à la valeur maximale, l'automate d'analyse affiche une erreur, conformément à l'étape 80. En effet, un nombre trop important de fronts, peut signifier que le dispositif d'aspiration/refoulement a aspiré et distribué de la mousse, auquel cas le volume de liquide distribué ne correspond pas au volume attendu. La valeur maximale du nombre de fronts dépend du type de liquide et du nombre de segments de liquide distribués dans un conteneur. En effet, on sait par expérience, que certains échantillons sont plus propices que d'autres à mousser. Par ailleurs, il est évident que si l'on envisage de distribuer plusieurs liquides dans un même conteneur dans une même étape de distribution, par le biais de plusieurs segments liquides séparés par une bulle d'air, on s'attend à détecter un nombre de fronts plus important.
Si le nombre de fronts est inférieur à la valeur maximale, on vérifie dans la zone de fin de distribution, à savoir entre la valeur P9 et l'arrêt de l'enregistrement de valeurs de capacité, qu'il n'y a pas de valeurs de période t qui soient supérieures à la valeur seuil S. Cette étape a pour but de confirmer que la distribution du liquide est bien achevée, ce qui doit être le cas dans la zone de fin de distribution, et que ceci apparaît clairement au regard
des valeurs de période t. Si ce n'est pas le cas, l'automate d'analyse affiche une erreur, conformément à l'étape 84.
Selon un premier mode de réalisation représenté sur la figure 3B, l'étape suivante 86 consiste à calculer la largeur de la bulle de séparation L. Pour cela, il faut bien entendu qu'on soit en attente de trouver une bulle, puisque déterminé par le protocole d'analyse.
Afin de calculer la largeur de la bulle L, il convient de comptabiliser le nombre de valeurs de période t consécutives qui sont inférieures à la valeur seuil S, dans l'intervalle PlOb.
Une fois le nombre L calculé, il est comparé à l'étape 88, au nombre de référence correspondant au nombre minimal définissant la bulle de séparation. Le nombre minimal de valeurs de période t inférieures à S est ici fixé à 5. Néanmoins, ce nombre dépend de la taille de la bulle de séparation que l'on s'attend à identifier, la taille de la bulle étant dépendante du protocole d'analyse mis en œuvre sur l'automate.
Si le nombre L est inférieur à 5, l'automate d'analyse affiche une erreur, conformément à l'étape 90. Cela signifie en fait que la bulle escomptée n'a pas été trouvée. Si le nombre L est conforme à ce que l'on attendait, intervient ensuite le calcul des volumes de liquide.
Le premier volume Vl du liquide distribué avant la bulle de séparation, est calculé à l'étape 92, en déterminant le nombre de valeurs de période t supérieures à la valeur seuil S, dans l'intervalle comprise entre la valeur P12 et la valeur P10a+P10b/2. Comme explicité supra pour calculer le volume, il faut comptabiliser le temps total des valeurs de période t supérieures à la valeur seuil S. Ce temps est ensuite multiplié au débit de distribution de l'aiguille, afin d'obtenir le volume.
A l'étape 94, il est vérifié que le volume Vl obtenu est accord avec les valeurs minimale et maximale de tolérance. Si tel n'est pas le cas, l'automate d'analyse affiche une erreur, conformément à l'étape 96.
Si tel est le cas, l'étape 98 suivante consiste à calculer le second volume V2 du liquide qui a été distribué après la bulle de séparation. Ce volume V2 est en déterminant le nombre de valeurs de période t supérieures à la valeur seuil S, dans l'intervalle compris entre la valeur P10a+P10b/2 et la valeur P9. A l'étape 100, il est vérifié que le volume V2 obtenu est en accord avec les valeurs minimale et maximale de tolérance. Si tel n'est pas le cas, l'automate d'analyse affiche une erreur, conformément à l'étape 102.
Si tel est le cas, la valeur des volumes Vl et V2 est enregistrée à l'étape 104 dans l'automate d'analyse, qui est alors prêt à passer à l'étape suivante du protocole d'analyse.
Un second mode de réalisation est représenté sur la figure 3C. Ce mode correspond au cas où aucune bulle de séparation n'est distribuée. Autrement dit, un unique segment de liquide est distribué dans le conteneur. Dans ce cas, l'étape 110 consiste à calculer le volume total Vt du liquide qui a été distribué dans le conteneur, en déterminant le nombre de valeurs de période t supérieures à la valeur seuil S, dans l'intervalle compris entre les valeurs P12 et P9.
A l'étape 112, il est vérifié que le volume Vt obtenu est en accord avec les valeurs minimale et maximale de tolérance. Si tel n'est pas le cas, l'automate d'analyse affiche une erreur, conformément à l'étape 114.
Si tel est le cas, la valeur du volume Vt est enregistrée à l'étape 116 dans l'automate d'analyse, qui est alors prêt à passer à l'étape suivante du protocole d'analyse.
Selon un mode de réalisation préférentiel, il est intéressant de disposer d'un mode de gestion dynamique de la distribution. En effet, dans le cas d'une gestion statique ou classique de la distribution, l'aiguille se positionne dans le conteneur de sorte que son extrémité se trouve à une distance d de la surface du liquide et ne bouge plus jusqu'à ce qu'elle ressorte du conteneur. Ce mode de fonctionnement peut présenter des inconvénients dans deux cas précis. Le premier cas est celui dans lequel la distance d est trop important au regard de la quantité de liquide à distribuer. Il s'ensuit que l'intégralité du liquide va être distribué sous forme d'un segment de liquide, dont la longueur sera inférieure à la distance d. Dans ce cas, l'aiguille et le conteneur ne se trouve pas en connexion fluidique ou contact physique, puisque le segment liquide une fois distribué, se retrouve dans sa chute pendant un laps de temps en contact, ni avec l'aiguille, ni avec le conteneur. La variation de capacité est alors inexistante et il est donc impossible de mesurer le volume distribué.
Dans le deuxième cas, la distance d est trop petite au regard de la quantité de liquide à distribuer. Il s'ensuit qu'une fois l'intégralité du liquide distribué, l'extrémité de l'aiguille va tremper dans le liquide contenu dans le conteneur. Dans ce cas, il y aura bien une augmentation de capacité due à la connexion fluidique créée entre l'aiguille et le conteneur. Néanmoins, du fait que l'aiguille in fine trempe dans le liquide distribué, la connexion
fluidique n'est pas rompue et donc il n'y a pas de diminution de la capacité. Il est donc également impossible de mesurer le volume distribué.
L'utilisation d'une gestion dynamique de la distribution permet d'éviter ces inconvénients. En effet, celle-ci consiste à positionner l'extrémité de l'aiguille suffisamment près du liquide pour obtenir une distance d optimisée, à savoir une distance telle que le connexion fluidique entre l'aiguille et le conteneur soit établie au plus vite une fois la distribution initiée. L'aiguille remonte au fur et à mesure de la distribution, de façon linéaire, afin d'assurer la rupture de la connexion fluidique en fin de distribution.
La figure 4 concerne un graphique montrant l'influence sur la détection capacitive d'un volume résiduel de liquide présent dans le conteneur avant distribution. Le volume résiduel est ici de 77 μl. En absence d'un volume de liquide résiduel (courbe en pointillés), la valeur de la période augmente lorsque l'aiguille descend dans le conteneur, tel qu'explicité supra. En revanche, en présence d'un volume de liquide résiduel (courbe en trait continu), la période augmente plus tôt. Le procédé selon l'invention permet donc de vérifier sinon quantitativement, au moins qualitativement, la présence ou l'absence d'un volume résiduel de liquide dans le conteneur avant distribution.
La figure 5 concerne quant à elle un graphique montrant la discrimination entre la distribution d'un premier volume de 150μl de liquide (eau) et la distribution d'un premier volume de 150μl d'air. Cette distribution est suivi d'une distribution d'un volume de 30μl deuxième liquide, qui est une solution de lavage. La courbe en trait continu montre la distribution de l'air. On constate dans un premier temps, l'augmentation de la période entre
3500 et 4000 points de mesure, correspondant à la descente de l'aiguille dans le conteneur. La valeur de la période reste ensuite stable jusqu'à la distribution des 30μl de solution de lavage. Sur la courbe en pointillés, on observe une augmentation similaire de la période entre 3500 et 4000 points de mesure, correspondant à la descente de l'aiguille dans le conteneur. On observe par ailleurs, un pic supplémentaire correspondant à la distribution des 150μl d'eau. Ce pic est suivi d'une chute brutale correspondant à la distribution de la bulle de séparation, puis d'un second pic correspond au 30μl de solution de lavage. Les deux pics de solution de lavage sont totalement superposés ce qui confirme la reproductibilité de la distribution. Par ailleurs, lorsqu'on mesure la largeur des premier et
deuxième pics, on constate que celle du premier pic est environ 5 fois plus important que celle du second pic, ce qui est bien corrélé avec le rapport entre les deux volumes (eau et solution de lavage) distribués. Le calcul du volume global distribué à partir du procédé selon l'invention a permis d'obtenir un volume de 179μl +/-2μl, pour un volume attendu de 180μl (150 + 30μl).
Le procédé selon l'invention permet donc de mesurer de manière relativement précise et fiable le volume des liquides distribués par le dispositif d'aspiration/refoulement d'un automate d'analyse, à l'intérieur d'un conteneur. Par ailleurs, ce procédé peut être très facilement mis en œuvre dans un automate d'analyse possédant un système de détection capacitive du niveau de liquide à prélever.