DE SOLUTIONS

La présente demande revendique le bénéfice de l'application provisoire des États-Unis 61/466, 340, déposée le 22 mars 201 1 , qui est expressément incorporée dans son intégralité dans ce document à toutes fins utiles.

DOMAINE DE L'INVENTION

L'invention décrit un dispositif automatique informatisé utilisé pour préparer automatiquement des solutions chimiques et biologiques telles que des tampons, des milieux de culture, des préparations pharmaceutiques ainsi que d'autres mélanges liquides qui pourraient être utilisés, par exemple, dans l'industrie pharmaceutique, chimique, biochimique et alimentaire, et une méthode de préparation de tels mélanges liquides utilisant le dispositif décrit. ETAT DE LA TECHNIQUE

Plusieurs solutions sont utilisées quotidiennement dans les laboratoires et autres installations industrielles pour la préparation de lots d'échantillons et autres mélanges liquides, comme des solutions test, ou des stocks de solvants et des phases mobiles. La préparation de telles solutions requière beaucoup de temps pour le calcul des quantités des réactifs et diluants, la pesée des réactifs solides, la mesure des volumes des liquides de dilution, et la combinaison des quantités données de ces ingrédients. La préparation de ces solutions requière aussi des mesures confirmant l'exactitude des propriétés nécessaires à leur usage ultérieur telles que la concentration, le pH, la conductivité, ou la turbidité. Durant la préparation des solutions et leurs mesure le technicien et / ou le scientifique sont aussi exposés à des produits chimiques nocifs et des vapeurs néfastes à la santé. En cas d'erreur lors d'une étape donnée, le préparateur se trouve obligé de recommencer la préparation dès le départ, perdant ainsi temps, efforts et produits utilisés. D'autant plus que le temps passé à préparer ces solutions est généralement retranché aux activités plus valables comme l'expérimentation et la recherche proprement dites.

Différentes tentatives d'automatisation des ce processus de préparation de solutions, comme celle publiée dans U.S. Patent No. 4,830,508, Higuchi et al., mais elles n'ont pas réussi à automatiser complètement ce processus impliquant plusieurs réactifs solides et liquides pour préparer de façon aussi précise des solutions qui répondent à une panoplie aussi large d'usages en laboratoires et autres installations. L'un de ces dispositifs décrit par Legrand et Bolla "A fully automatic apparatus for chemical reactions on a laboratory seule", J. Automatic Chem., Mars 1985, est au fait un appareil conçu pour usage expérimental interne pour réagir aux difficultés rencontrées lors de transposition de l'échelle d'une réaction. Un tel appareil est utilisé pour effectuer des réactions chimiques, et n'est ni conçu ni capable d'exécuter automatiquement toutes les tâches de préparation de solution à l'échelle de la présente invention. D'autres dispositifs ont été conçus pour mesurer des liquides ou des solutions pré-mélangées afin d'obtenir des concentrations ou des dilutions spécifiques mais de tels appareils requièrent encore une préparation manuelle préalable des solutions à partir de réactifs solides qui sont dilués, tel que décrit dans U.S. Patent No. 5,833,364, Rushing et al. , U.S. Patent No. 5,402,834, Leviri et al., U.S. Patent 4,415,446, Osborn, et the Chem+Mix™ automated solution Préparation System marketed by CHATA. Des dispositifs qui mesurent des solides pour former des solutions sont couramment utilisés dans les industries de nettoyage où des concentrés de solutions nettoyantes sont préparés par l'addition de détergent à un solvant tels que décrit dans U.S. Patent 4,964,185, Lehn et U.S. Patent No. 5,607,651 , Thomas et al. , et dans l'industrie de peinture et de pigments où des matériaux solides sont mesurés et mélangés avec des composantes liquides, tel que dans U.S. Patent No. 6,827,478, Becker et al. Cependant, ces dispositifs n'offrent pas les traits et fonctions que présente cette invention qui facilitent la préparation précise de solutions de laboratoire.

De même, d'autres appareils peuvent mesurer des quantités spécifiques de réactifs ou solutions mais ne sont pas capables de combiner plusieurs composés pour former une solution ou surveiller/contrôler et ajuster les propriétés de cette solution pendant sa préparation. D'autres appareils préparent une multitude de solutions pour cribler des réactions et des produits dans des laboratoires de chimie et biochimie tel que dans U.S. Patent No. 7,361,309, Vann, U.S. Patent No. 4,476,999, Bilbery, et U.S. Patent Application Publication 2005/0047964, Nishida et al. Ces appareils dispensent des réactifs liquides mais ils ne sont pas capables de peser des réactifs solides pour préparer une solution. L'accélérateur SLT100/106/1 12 commercialisé par Chemspeed Technologies® prépare des petites quantités de solutions de réactions à partir de solides et de liquides, et exécute des réactions mais ne présente pas les traits nécessaires à la production/préparation de solutions de laboratoire à grande échelle.

RESUME DE L'INVENTION

Le principe de la présente invention décrit un dispositif automatisé qui peut préparer des solutions à concentration prédéterminée à partir de réactifs solides et liquides ayant des caractéristiques chimiques et physiques prédéterminées avec une précision permettant à la solution d'être appropriée à la majorité des usages de laboratoires et/ou autres installations industrielles. Selon le principe de la présente invention, il devient possible de réduire le temps accordé aux préparations routinières de solutions, et le temps d'exposition des techniciens et scientifiques à la solution, les réactifs et les solvants. Une des réalisations non limitantes de cette invention pourrait, par exemple, présenter un dispositif capable de livrer des solutions hautement reproductibles et fiables en éliminant les variations de concentrations ou autres paramètres résultant de l'erreur humaine inhérente à la préparation manuelle de telles solutions, et de ce fait, respecte les standards de qualité imposés par les laboratoires et autres installations. L'autre objectif de l'invention est de réduire les déchets des réactifs de laboratoires résultant des erreurs de préparation de telles solutions, et réduire les coûts et l'espace nécessaires à la vaisselle de laboratoire. Une autre application de l'invention serait l'enregistrement des informations sur les préparations effectuées nécessaire aux exigences cGLP (current Good Laboratory Paractices) et cGMP (current Good Manufacturing Paractices).

Dans le cas de modes de réalisation non limitants de la présente invention, le terme "prédéterminé" signifie sélectionné spécialement par l'utilisateur ou fixé comme un paramètre dans un fichier d'ordinateur utilisé pour commander la préparation de la solution, et non changé ou ajusté par l'utilisateur une fois la préparation automatique a été lancée.

Dans certains modes de réalisation, l'utilisateur pourrait avoir le choix d'ajuster les paramètres finaux de la solution pendant sa préparation.

Un ou plusieurs modes de réalisation de la présente invention décrit un dispositif de préparation de solutions comprenant une multitude de conteneurs stockant des réactifs, où les réactifs dans ces conteneurs sont des réactifs solides; un mécanisme de distribution en communication d'écoulement et fonctionnellement associé/connecté avec chaque conteneur pour dispenser sélectivement et séquentiellement une quantité déterminée d'un ou plusieurs réactifs depuis un ou plusieurs conteneurs, dans lequel le mécanisme de distribution contient une pluralité de conduits connectés à l'extrémité sortante (sortie) du conteneur respectif, et une multitude de valves connectées à, et en communication de débit avec les conduits où une seule valve est connectée à chacune des pluralités des conduits; une balance capable de recevoir séquentiellement le(s) réactif(s) dispensé(s) et peser chacun des réactifs; dans lequel la balance a un ou plusieurs plateaux, qui sont suspendus au dessous des sorties des conduits du mécanisme de distribution et dimensionnés convenablement pour recevoir et peser une multitude de réactifs séquentiellement dispensés en même temps sans la perte d'aucun réactif du plateau de la balance; une source fournissant un liquide pour déplacer les réactifs de la balance et former une solution concentrée, où le liquide est préférablement de l'eau déminéralisé, et où ce liquide est amené à la zone de pesée via des tubes de taille appropriée et à l'aide de pression qui produit un jet pour rincer les réactifs des plateaux de la balance; une chambre qui reçoit la solution concentrée et d'autres liquides pour la préparation d'un mélange liquide ou une solution d'un volume donné, où la chambre a une paroi isolante capable de maintenir la chambre à une température constante/régulière et aussi dotée de gaines chauffantes ou refroidissantes à l'intérieur de la paroi pour ajuster la température de la chambre et de la solution; des sondes intégrées dans la chambre pour contrôler les propriétés chimiques et physiques de la solution; et un distributeur de solution en communication fluide avec la chambre pour distribuer la solution dans des récipients. Le dispositif peut aussi contenir un ou plusieurs distributeurs de liquides qui peuvent acheminer un ou plusieurs réactifs liquides à la chambre, où les réactifs liquides peuvent être des acides, des bases, des tampons ou des détergents ou des solution d'acide, de bases, de tampons ou de détergents pour ajuster les propriétés de la solution en préparation.

Les modes de réalisations du dispositif peuvent comprendre aussi un détecteur de volume en association fonctionnelle avec la chambre pour déterminer le volume de la solution dans la chambre, où le détecteur de volume comprend une source de lumière infrarouge, un disque flottant et un détecteur en association fonctionnelle avec la source de lumière et le disque flottant, qui mesure le niveau des liquides dans la chambre en détectant le blocage du rayon infrarouge par le disque flottant à un niveau donné. La hauteur du disque flottant correspond à un volume déterminé de la solution dans la chambre.

Dans un autre mode de réalisation, le dispositif pourrait contenir un réservoir de stérilisation pour éliminer les organismes biologiques et les contaminants, où le réservoir de stérilisation est situé entre et en communication liquide avec la chambre et le collecteur, et des filtres pour éliminer les particules de la solution avant la distribution sur un ou plusieurs récipients. Le dispositif peut aussi contenir des filtres pour éliminer des particules de la solution avant la distribution de la solution dans des récipients, où les filtres sont situés dans et en communication fluide avec le distributeur de solution. Les filtres peuvent être situés à l'extrémité entrante (entrée) ou sortante (sortie) du réservoir de stérilisation ou à une ou plusieurs ouvertures du collecteur, de telle sorte que les filtres soient situés dans la trajectoire d'écoulement de la solution pour éliminer les particules quand la solution les traverse. La solution peut être stérilisée et filtrée ou vice versa mais cela doit s'effectuer avant sa distribution dans les récipients. Les récipients sont préférablement des bouteilles en plastique ou en verre, mais peuvent être en carton, canettes, sachets, ou d'autres récipients connus dans l'état de l'art pour trier, distribuer, transporter et stocker des solutions.

Les modes de réalisations du dispositif peuvent aussi inclure un processeur pour contrôler les processus de prélèvement, de pesée, de mélange, d'ajustement et de distribution. Le processeur peut aussi recevoir des signaux depuis les sondes, les capteurs et détecteurs pour transmettre les informations sur les propriétés de la solution, traiter de tels signaux, et émettre des signaux de contrôle aux valves, pompes, systèmes de chauffage et refroidissement, agitateur/mél ngeurs ou autres activateurs pour ajuster la concentration ou tout autre propriété de la solution. Le processeur peut contrôler les poids ou les volumes des réactifs solides et liquides, la solution globale et les solutions finales distribuées à l'aide de détecteurs de poids ou de volume et enregistre de telles informations pour documenter de façon appropriée les propriétés de la solution conformément aux bonnes pratiques de laboratoires et de manufacture (cGLP, cGMP). Le processeur peut aussi enregistrer des programmes informatiques qui opèrent le dispositif, des fichiers munis d'instructions pour la préparation automatique de solutions prédéterminées, et les données obtenues des sondes, capteurs et détecteurs relatives à la préparation d'une solution, avec une mémoire intégrée, où la mémoire peut être aussi bien statique que dynamique. La mémoire pourrait être du genre RAM, dise dur, CD ou disquette, carte mémoire ou tout autre mémoire transitoire ou non transitoire connue dans l'état de l'art. Processeur, mémoire, cartes interface, et périphériques peuvent se présenter comme des unités de control indépendantes ou bien intégrées dans un ordinateur personnel (PC).

Les modes de réalisation du dispositif peuvent aussi contenir une pluralité de compartiments séparés, où chacun des compartiments loge une sous-unité différente des composantes de l'appareil, et où les compartiments peuvent être hermétiquement isolés de l'atmosphère ambiante, et la température et l'humidité au niveau du compartiment peuvent être contrôlées. L'accès à chacun des compartiments peut se faire à un ou plusieurs ports dotés de portes étanches capables de former une étanchéité entre les compartiments et l'environnement externe. Chaque compartiment est aussi séparé et scellé hermétiquement des autres compartiments afin que chacun puisse garder son propre environnement sous contrôle. Chacun des compartiments peut avoir son propre conduit d'échappement pour évacuer les gaz, vapeurs, poussières ou autres contaminants aériens afin de maintenir une atmosphère propre et sécuritaire.

Dans un mode de réalisation préféré d'un dispositif de préparation de solution, le dispositif comprend une pluralité de conteneurs capables de loger des cartouches, une pluralité de conduits, où un conduit est connecté et en communication de flux avec une sortie de l'un d'une pluralité de conteneurs; une ou plusieurs cartouches contenant des réactifs solides placés dans un conteneur respectif, et connectée à la sortie du conteneur de sorte à former un joint d'étanchéité entre la cartouche et le conduit; un mécanisme de distribution comprenant une pluralité de valves connectées et en communication de flux avec la pluralité des conduits; et une bloc de distribution maintenant les valves et les conduits, tel que le mécanisme de distribution est fonctionnellement associé avec chaque conteneur qui distribue sélectivement et séquentiellement une quantité d'un ou plusieurs réactifs, une balance comprenant un ou plusieurs plateaux de pesée qui reçoivent séquentiellement les réactifs distribués depuis une sortie de chacune de la pluralité des conduits, et pèse chaque réactif reçu, une source qui achemine un liquide vers la balance pour déplacer les réactifs de la balance et former une solution concentrée; une chambre qui reçoit la solution concentrée de réactifs solides et liquides depuis la balance, un système de réglage de volume qui détermine le volume de solution dans la chambre; une pompe qui délivre des liquides à la chambre jusqu'à ce que le système de réglage de volume indique que la solution a atteint un volume prédéterminé, et une soupape qui libère la solution de la chambre de solution vers un collecteur qui distribue la solution libérée dans un ou plusieurs récipients. Le dispositif peut comprendre en outre un réservoir de stérilisation, approprié à la destruction de contaminants biologiques, situé entre la chambre et le collecteur connecté d'une part à la sortie de la chambre en dessous de la soupape et d'autre part à l'entrée du collecteur de distribution.

Des réalisations de l'invention présentent également une méthode de préparation de solutions qui comprend l'offre / disponibilité d'une multitude de réactifs; la distribution sélective et séquentielle des réactifs depuis des conteneurs dans une zone de pesée, où les quantités d'un ou plusieurs réactifs distribués dans la zone de pesée sont individuellement commandées par une valve actionnée par le processeur; la réception des réactifs de manière sélective et séquentielle dans la zone de pesée, dans laquelle chaque réactif distribué est pesé séparément; l'offre / disponibilité d'un solvant liquide; la pulvérisation du solvant liquide dans la zone de pesée pour le rinçage des réactifs depuis la zone de pesée; rinçage d'un ou plusieurs réactifs distribués à partir de la zone de pesée vers une chambre à l'aide de pulvérisation du solvant liquide et la formation d'une solution concentrée; la réception de la solution concentrée dans la chambre; la livraison d'un solvant liquide à la chambre pour diluer la solution concentrée de réactifs et solvants dispensés; la dilution de la solution concentrée de réactifs et de solvants distribués provenant de la zone de pesée avec un supplément de solvant pour préparer une solution de concentration prédéterminée; le déchargement de la solution de concentration prédéterminée de la chambre vers un ou plusieurs récipients de solution.

Le procédé peut comprendre aussi la fourniture d'un ou plusieurs réactifs liquides; l'injection d'un ou plusieurs réactifs liquides dans la solution concentrée de réactifs et solvants dispensés reçus dans la chambre, où les réactifs liquides servent à ajuster une ou plusieurs propriétés de la solution concentrée incluant le pH, la conductivité, la tension superficielle, ou des particules en suspension, afin de produire une solution ayant la concentration finale et les propriétés physiques et chimiques prédéterminées, où les propriétés physiques et chimiques de la présente invention peuvent être déterminées par des sondes appropriées transmettant des signaux à un processeur. La méthode peut également comprendre la détection des signaux provenant de la balance, le calcul de la quantité de réactifs supplémentaires à distribuer à la balance sur la base des signaux reçus par un processeur, la distribution de réactifs supplémentaires à la balance jusqu'à ce que le processeur annonce que la bonne quantité du réactif a été distribuée pour préparer la solution ayant la concentration prédéterminée, et l'envoi d'un signal de commande à un actionneur pour arrêter la distribution du réactif dans la balance.

Les modes de réalisation de la méthode peuvent également comprendre en outre la détection de signaux depuis les sondes, les capteurs ou détecteurs intégrés à la chambre, le calcul de la quantité de réactifs liquides supplémentaires à distribuer à la chambre sur la base des signaux reçus par un processeur, la distribution de réactif liquide supplémentaire à la chambre pour ajuster une ou plusieurs propriétés chimiques ou physiques de la solution jusqu'à ce que le processeur détermine que la bonne quantité de réactif liquide a été atteinte pour préparer une solution de propriétés chimiques et physiques prédéterminées, et l'envoi d'un signal de commande à un actionneur pour arrêter l'addition de réactif liquide dans la chambre.

Les modes de réalisation de la méthode peuvent aussi comprendre l'enregistrement des valeurs des quantités de réactifs et des solvants distribués, la concentration et les propriétés physiques et chimiques, telles que mesurées par les sondes durant et au terme de la préparation, et le stockage de l'information enregistrée conformément aux exigences cGMP et cGLP.

Les principes de l'invention décrivent également un support informatique lisible/exécutable non transitoire qui peut stocker des instructions informatiques lisibles pour effectuer un procédé ou une méthode, tels que les exemples de processus, les méthodes, et les étapes décrites ici, ou des variations de ceux-ci comme ils seraient compris par une personne de compétences ordinaires dans l'art.

Les modes de réalisation de l'invention présentent également un support informatique lisible non-transitoire qui stocke les instructions lisibles pour l'exécution par un système de traitement, des instructions informatiques pour préparer des solutions comprenant, des instructions pour activer une valve pour dispenser sélectivement et séquentiellement les réactifs des récipients dans la zone de pesée, des instructions pour peser séparément chacun des réactifs dispensés sélectivement et séquentiellement; des instructions pour activer une pompe pour fournir un ou plusieurs réactifs liquides pour rinçer/déplacer un ou plusieurs réactifs distribués depuis la zone de pesée vers une chambre; des instructions pour activer une pompe pour fournir un solvant liquide dans la chambre afin de diluer la solution concentrée, et des instructions pour ouvrir la soupape d'évacuation pour décharger la solution de concentration prédéterminée de la chambre vers un ou plusieurs récipients de solution.

Les modes de réalisation peuvent également comprendre un processeur qui peut lire les instmctions à partir d'un support informatique et dicter aux composantes du dispositif d'exécuter les étapes des différents modes de réalisation de l'invention et procéder à une quelconque des méthodes décrites ici. L'instrument électronique peut également comprendre des pièces électroniques nécessaires à la communication avec les composantes commandées, par exemple les valves, les sondes, les pompes, les agitateurs, et d'autres composantes, comme celles usuellement utilisées dans l'art de l'automatisme.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

Les caractéristiques ci-dessus et d'autres avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée qui suit (modes de réalisation préférés, méthodes etc.) et les dessins annexés dans lesquels:

Figure 1 est une vue de face d'un appareil de préparation de solution automatisée illustrant un mode de réalisation préféré de la présente invention.

Figure 2 est une vue détaillée d'un mode de réalisation préféré des conteneurs et le mécanisme de distribution.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

Il est à retenir que les figures et les descriptions suivantes sont des exemples de réalisation de la présente invention et ne sont pas destinés à limiter la portée de l'invention en aucune manière.

D'autres variantes et modes de réalisation de la présente invention sont évidents aux personnes compétentes dans l'art sans s'écarter de l'esprit et les principes de l'invention, et toutes ces variantes et modes de réalisation sont destinés à être inclus dans le champ d'application de la divulgation de la présente invention et sont protégées par les revendications annexées.

Dans un exemple d'un mode de réalisation préféré, un dispositif 1 comportant quatre sections 2, 3, 4, 5, peut automatiquement préparer des solutions de concentrations prédéterminées à partir de réactifs solides et liquides ayant des propriétés chimiques et physiques prédéterminées avec une précision qui rend la solution préparée appropriée à la majorité des utilisations de laboratoire et autres installations. Comme le montre la figure 1, un mode de réalisation du dispositif présente une multitude de conteneurs 10 pour contenir des réactifs, un mécanisme de distribution 20 pour distribuer de façon sélective et séquentielle un ou plusieurs réactifs, une balance de pesée 30 pour peser chaque réactif reçu, une ou plusieurs sources de pulvérisation 40 connectées et en communication de fluide avec les pompes 50 pour le pompage de solvants vers les sources de pulvérisation pour le rinçage des réactifs de la balance, avec des jets ou des projections de la solution, un collecteur de solvant 60 qui recueille la solution concentrée de réactif (s) et de solvant provenant des pulvérisations et dirige la solution concentrée vers la chambre 70 pour le réglage des propriétés de la solution et sa dilution à un volume et une concentration finaux, où la chambre 70 possède des agitateurs 75, des murs 80 dotés d'une isolation 85, un fond en forme d'entonnoir 88 avec un drain 90, des gaines 100 ou bobines 105 pour la chauffage et / ou la refroidissement. Les gaines ou bobines de chauffage et / ou refroidissement 100, 105 peuvent avoir des réservoirs 101 , 106 stockant des fluides chaud ou froid qui circulent dans les gaines ou bobines 100, 105 pour maintenir la température de la chambre stable.

La chambre 70 peut avoir des sondes, des capteurs ou des détecteurs 1 10 pour mesurer diverses propriétés de la solution pendant sa préparation. Une pompe 120 en communication liquide avec la chambre 70 et une source de solvant 130 peut pomper le solvant dans la chambre 70 depuis la source 130 pour augmenter le volume de solvant dans la chambre 70 à un niveau final qui est détecté par un système de contrôle de volume 140, dans lequel ce système de contrôle de volume peut avoir un émetteur 142, un disque flottant 145 et un détecteur de 147 en association fonctionnelle. Les réactifs liquides des réservoirs 150 peuvent être ajoutés à la chambre 70 par des pompes ou des injecteurs 160 en communication fluide avec les réservoirs de réactifs liquides 1 0 et la chambre 70.

La solution préparée ayant une concentration prédéterminée quitte la chambre à travers le drain 90 lorsque la soupape 95 est ouverte et s'écoule éventuellement dans un réservoir de stérilisation 170 pour éliminer les contaminants biologiques indésirables, et ensuite vers un distributeur de solution 180. En cas d'absence de réservoir de stérilisation 170, la solution finale préparée ayant la concentration et les propriétés physiques et chimiques prédéterminées peut couler à travers le drain de la chambre 90 vers le distributeur de solution 180, où le distributeur de solutions peut être un collecteur qui distribue la solution vers les récipients 200. Un tel collecteur peut comprendre une série de tuyaux ou de conduits interconnectés qui répartissent de façon uniforme la solution sur les récipients finaux. La solution peut également être filtrée à travers des filtres 190 situés soit à la sortie du réservoir de stérilisation 170 ou à l'entrée, ou à l'intérieur du distributeur de solution 180. Dans certains modes de réalisation, le collecteur peut consister en des conduits séparés ou tuyaux reliés aux extrémités d'évacuation des filtres afin de maintenir n'importe quelles différences dans les solutions dues à la taille ou le type de filtre utilisé. Dans d'autres réalisations, la solution peut être aspirée dans le réservoir de stérilisation ou à travers les filtres à l'aide de vide 210, ou forcée à travers les filtres sous pression (non représentée).

Différents modes de réalisation de l'appareil sont commandés par un processeur 220 muni d'une mémoire intégrée 225 tel qu'un processeur personnel. Le processeur aurait suffisamment de mémoire RAM transitoire, de mémoire de stockage non-transitoire, de puissance de traitement, et du matériel, tels que des cartes d'interface pour opérer le logiciel de contrôle intégré, faire l'interface avec et commander les composantes automatisées du dispositif, tels que les différentes pompes, valves, capteurs et détecteurs, et enregistrer les valeurs des capteurs, des sondes et des détecteurs.

Dans certains modes de réalisation, les conteneurs de réactifs 10 et le mécanisme de distribution 20 peuvent être dans un premier compartiment 300 qui isole les conteneurs 10 et le mécanisme de distribution 20 du premier compartiment 2 de l'environnement externe et les autres sections 3, 4, 5, du dispositif 1 sans interrompre la communication d'écoulement des réactifs entre le distributeur et la balance 30. La balance 30, la source de pulvérisation 40, et le collecteur 60, peuvent également être dans un second compartiment 325, qui isole la section 3 de l'environnement externe et les autres sections 2, 4, 5, sans interrompre le débit de réactifs ou la communication des liquides entre le mécanisme de distribution 20 et la chambre 70. La chambre 70, le drain 90, les sondes 1 10, le système de réglage du volume 140, les réservoirs des réactifs liquides 150, et l'injecteur 160, sont placés dans un troisième compartiment 350, qui isole la troisième section 4, de l' environnement extérieure et les autres sections 2, 3, 5, sans interrompre la communication des liquides entre le collecteur 60 et le réservoir de stérilisation 170 ou le distributeur de solution 180. Le réservoir de stérilisation 170, le distributeur de solution 180, les filtres 185, et les récipients 200 sont dans un quatrième compartiment 375, qui isole la section 5, de l'atmosphère extérieure et les autres sections 2, 3, 4, sans interrompre la communication des liquides entre la chambre 7, le drain 90, et le réservoir de stérilisation 170 ou le distributeur de solution. Les compartiments 300, 325, 350 et 375 peuvent avoir des ports d'accès individuels 305, 330, 355, 380 qui permettent un accès séparé aux sections 2, 3, 4, 5, respectivement, à des fins de débouchage, de réparation ou de changement de pièces ou autres éléments.

Dans des modes de réalisation de la présente invention, les multiples conteneurs de réactifs 10 sont situés dans le premier compartiment 300 dans la partie supérieure de dispositif l au dessus des autres composantes. Ces conteneurs 10 sont dimènsionnés et conçus pour loger des cartouches spécialement conçues 1 1 qui contiennent préférentiellement les réactifs solides. Les conteneurs peuvent être cylindrique de préférence, mais peuvent aussi être hexagonaux, carrés, rectangulaires ou toute autre forme qui peut être alignée d'une manière régulière, tout en permettant l'accès pour changer leur contenu. Le terme "solide" est censé inclure toutes les particules solides ayant une taille suffisamment petite et de forme régulière ou irrégulière, comme des poudres, des cristaux, des granules, des grains, des flocons, des dépôts, ou des poussières, etc. Cette pluralité de conteneurs est disposée de manière régulière de telle sorte qu'ils peuvent être fonctionnellement connectés avec le mécanisme de distribution. Les cartouches 1 1 sont également dimensionnées pour contenir une quantité suffisante de réactifs pour la préparation de plusieurs solutions avant de devoir être remplacées, et conçues pour être placées dans les conteneurs 10 d'une manière qui facilite leur insertion et retrait, tel qu'un ajustement glissant. Les cartouches peuvent également être préférentiellement cylindriques, mais peuvent aussi être hexagonales, carrées, rectangulaires ou toute autre forme qui peut être disposée selon un patron permettant d'économiser l'espace. Dans un mode de réalisation de préférence, les cartouches 1 1 sont pourvues à l'extrémité inférieure d'un bec fermé par un bouchon amovible, et une ouverture à l'extrémité supérieure ayant un revêtement amovible. La cartouche 1 1 peut être insérée dans le récipient 10 en retirant d'abord le bouchon du bec de l'extrémité inférieure et placer celle-ci en premier dans le récipient. Le bec à l'extrémité inférieure d'un cartouche 1 1 est convenablement configuré et dimensionné pour se joindre à une extrémité d'entrée du mécanisme de distribution 20, et former de préférence un joint d'étanchéité entre la cartouche et le mécanisme de distribution 20. Dans un mode de réalisation préféré, après que le bouchon du bec soit dévissé, le bec est vissé à l'extrémité d'entrée du conduit 25. Un joint d'étanchéité est également de préférence formé entre la cartouche 11 et le conteneur 10, tel un joint ou un biseau (non représenté). Chacun des joints sert à empêcher l'entrée des contaminants, des gaz et de l'humidité dans les cartouches et les conduits. Le revêtement amovible peut ensuite être retiré de l'extrémité supérieure de la cartouche pour empêcher la formation de vide dans les cartouches lors de la distribution et permettre un écoulement fluide du réactif. Il peut y avoir un maillage, un filtre ou une membrane semi-perméable fixés sur l'ouverture supérieure pour protéger le réactif des contaminants, des gaz ou de l'humidité suite au retrait du revêtement. Les bouchons et les couvertures sont de préférence à vis, mais peuvent aussi être des couvercles "snap" , des pellicules adhésives, ou tout autre type de fermeture amovible connu dans l'art.

Dans certains modes de réalisation, le mécanisme de distribution 20 comprend des rangées de conduits 25, un tableau avec des rangées de valves 15, et un bloc de distribution 22, des tubes flexibles ou tuyaux plus rigides sont en communication d'écoulement avec l'ensemble des conteneurs 10 tenant les cartouches 1 1 des réactifs solides. Les extrémités d'entrées 21 des rangées de conduits 25 sont disposées dans le même motif que la série des cartouches et des conteneurs, de telle sorte que les conduits aillent de pair et s'associent avec les cartouches pour permettre l'écoulement de réactifs solides de toutes ou une partie des cartouches à un emplacement au-dessus de la zone de pesée 33 de la balance 30. Les conduits peuvent être fixés à l'extrémité sortante des récipients avec un connecteur débrayable tel qu'un raccord fileté ou ils peuvent être fixés de manière permanente en utilisant un adhésif permanent (brasage, ou soudage) en fonction des matériaux utilisés. L'écoulement des réactifs solides est contrôlé par l'utilisation de valves 15 activées par et en liaison fonctionnelle avec le mécanisme de distribution 20, dans lequel chaque conduit a sa propre valve commandée indépendamment, qui empêche le réactif solide d'un récipient donné d'être distribué à la zone de pesée 33 de la balance 30. Les valves 15 peuvent être situées à l'entrée du conduit, préférablement à sa sortie ou une position intermédiaire dans le mécanisme de distribution. Dans le meilleur mode, comme illustré dans la figure 2, les valves 15 sont maintenues dans une matrice dans le bloc distributeur 22, et chaque valve est reliée et en communication d'écoulement avec la sortie 29 d'un conduit. Chaque valve est donc associée et en communication d'écoulement avec un conteneur et une cartouche spécifique à travers le conduit respectif. Le bloc distributeur peut être un bloc solide tenant ou incorporant les valves, ou bien une série de parois séparant les rangées de valves pour empêcher les contaminations croisées des réactifs, et de couvertures pour fermer les ouvertures dans le bloc. La figure 2 représente une telle disposition des valves situées dans un bloc de distribution solide et en communication avec les conduits et les conteneurs (où certaines fonctionnalités et composantes ne sont pas représentées pour maintenir la clarté du dessin). Le bloc distributeur et les valves agissent également comme un joint d'étanchéité entre le compartiment 300 et le compartiment 325 lorsque les valves ou ouvertures du bloc de distribution sont fermées. Dans le mode de réalisation préféré, les valves et le bloc de distribution sont placés le plus à proximité de la balance mais sans interférer avec les opérations de pesée afin de permettre la plus grande précision de pesée des réactifs. Placer le bloc distributeur et les valves à proximité du plateau de la balance permet de réduire la quantité de matière présente dans l'espace entre les deux composantes qui n'a pas encore été pesés. Dans un mode de réalisation où la valve se trouve du côté des conteneurs, le long du conduit, ou bien loin du bloc distributeur, les sorties des conduits sont préférablement reliées en communication d'écoulement avec les ouvertures dans le bloc distributeur 22, et le bloc distributeur est doté de portes, de coulisses ou couvercles qui peuvent fermer les ouvertures dans le bloc distributeur pour empêcher préférablement l'entrée des réactifs, les solvants, les gaz, vapeurs, l'humidité ou autres contaminants dans les conduits et le compartiment 300 depuis la zone de pesée 33 de la balance 30, ou du compartiment 325.

Quand une valve 15 est ouverte, les réactifs solides peuvent circuler à travers les conduits 25 par gravité, ou bien le débit des particules peut être augmenté ou encore contrôlé par des mécanismes d'écoulement/distribution tels que les mécanismes vibratoires et d'entraînement par des systèmes venturi, air comprimé, souffleuses, d'autres types de pression positive ou sous vide, etc. Dans un mode de réalisation préféré, un ou plusieurs mécanismes d'écoulement peuvent également être présents pour faciliter la circulation de tous les réactifs depuis les conteneurs et les cartouches à travers les conduits et les valves vers la zone de pesée 33 de la balance. La vitesse à laquelle un réactif solide est libéré d'un récipient ou un conduit est de préférence commandée en limitant la durée et / ou l'étendue à laquelle la valve est ouverte. Le terme "étendue" doit être interprété comme l'aire de la section transversale de l'ouverture de la valve à travers laquelle il existe un flux de matière indépendante de la conception du mécanisme de la valve, et la limitation de l'aire doit être interprété comme le changement de l'aire de section d'une manière qui réduit le flux du matériau à travers la valve en raison d'une ouverture plus petite et / ou une réduction de la vitesse d'écoulement du matériau. Par exemple, l'ouverture de la valve peut être contractée pour réduire ou limiter la vitesse d'écoulement lorsque la balance annonce qu'une quantité prédéterminée a été distribuée afin d'approcher lentement le poids final et d'obtenir ainsi un contrôle plus précis de la quantité totale distribuée. Dans un autre mode de réalisation, l'ouverture de la valve pourrait également rester ouverte jusqu'à ce que la balance enregistre par exemple 99% du poids final, puis être complètement fermé avec l'espoir que la quantité de réactif distribué dans le bref laps de temps avant que la valve se ferme complètement sera toujours suffisamment précis. Le pourcentage du poids réel distribué avant la fermeture de la valve serait déterminé sur la base des propriétés d'écoulement de la matière solide, de telle sorte qu'une quantité connue ou calculable de poudre solide puisse quitter la valve avant qu'elle ne soit complètement fermée. Cette quantité ou poids de matériau peut être déterminée et calibrée par le processeur qui ouvre et ferme la valve rapidement pour un réactif donné à un nombre prédéterminé de reprises et mesurer la quantité réelle distribuée à la balance à chaque reprise. Les poids réels dispensés peuvent être comparés et leur moyenne déduite pour déterminer le poids d'un réactif donné au niveau duquel la valve doit être fermée afin d'atteindre le poids final. Cette méthode évite à l'utilisateur d'avoir à effectuer de nouvelles courbes d'étalonnage pour chaque solution ou d'effectuer d'autres mesures pour calibrer l'appareil.

Le mécanisme de distribution 20 peut distribuer sélectivement chaque réactif, comme particulièrement nécessaire pour préparer une solution, d'une manière séquentielle à la zone de pesée 33 de la balance. Il en résulte un cycle de distribution, où le distributeur ouvre la valve au premier réactif requis permettant ainsi le solide de s'écouler vers la zone de pesée, et lorsque le bon poids de ce premier réactif est atteint, la valve arrête l'écoulement de ce réactif, et ouvre la valve du réactif requis suivant. Le distributeur 20 répète ce cycle jusqu'à ce que la bonne quantité de tous les réactifs solides requis à la préparation de la solution spécifiée ait été distribuée dans la zone de pesée. Une fois un réactif est distribué et bien pesé, peu importe si ce dernier se mélange aux précédents, car la quantité de chaque réactif distribué est déterminée par la différence de poids au début et à la fin d'un cycle de distribution. L'ordre de la distribution des réactifs, peut être choisi pour faciliter l'écoulement de chaque réactif en distribuant les réactifs collants, mousseux ou volatils/fins dans un ordre de préférence. Ce cycle peut être répété autant de fois que nécessaire pour passer tous les réactifs requis à la préparation d'une solution spécifique. Dans des modes de réalisation de l'invention, la balance 30 reçoit les réactifs délivrés dans une zone de pesée 33. La zone de pesée peut inclure un ou plusieurs plateaux 36 de balance, où un simple plateau aurait une taille suffisante pour tenir la quantité totale des réactifs utilisés pour préparer l'une des solutions requises. Le plateau 36 de la balance a une forme et une taille appropriées à la rétention de la quantité totale d'un ou plusieurs réactifs reçus dans la zone de pesée 33, et l'obtention de poids final exact évitant le déversement de tout réactif du plateau de la balance. Dans certains modes de réalisation, un certain nombre de plateaux de taille allant de 1/2 litre à 100 litres peuvent être offerts à l'utilisateur en fonction des quantités de matériaux à peser avec précision, et échangés, au besoin, avant la préparation de la solution. Deux ou plusieurs plateaux peuvent également être placés dans la zone de pesée pour une meilleure précision et afin de peser des quantités très variables de réactifs à l'aide d'un déflecteur ou source orientable (non représenté) pour diriger chaque réactif au plateau de taille appropriée. Chaque plateau de balance aurait une taille appropriée pour la tenue et la pesée précise d'une partie de la quantité totale des réactifs utilisés pour préparer une solution requise. Avoir deux ou plusieurs plateaux dans la zone de pesée permet aussi d'éviter la nécessité d'échanger les plateaux de la balance au cours d'une préparation de la solution.

De préférence l'une ou l'ensemble des balances est une balance de haute précision suspendue, où le plateau est relié à un mécanisme de pesée de précision ou une cellule de charge en dehors de la zone de pesée à l'abri de la pulvérisation des solvants et de la poussière des réactifs solides. Le plateau de balance peut être suspendu en-dessous des sorties des conduits du mécanisme de distribution. Certains modes de réalisation envisagés pour la présente invention seraient d'utiliser deux balances avec une dotée d'un grand plateau dédié au poids élevés, et une seconde dotée d'un plateau de petite taille dédié aux petits poids, où la précision et l'exactitude de la deuxième balance pourrait être supérieure à celles de la première balance.

Des modes de réalisation présentent un plateau de balance doté de préférence de parois verticales ou inclinées vers l'intérieur pour mieux retenir les produits qui y sont déversés. La base du plateau de la balance peut être une plaque unique, ou de préférence, divisée en deux sections ou plus qui agissent comme des portes qui s'ouvrent lentement pour empêcher les matériaux légers à se volatiliser dans l'air lors de leur transfert à la chambre 70. Les sections ou les portes du plateau sont de préférence fixés aux parois du plateau de la balance. La plaque de base ou l'ensemble des sections d'ouverture peuvent avoir un ou plusieurs pistons hydrauliques ou pneumatiques ou des actionneurs pour pouvoir ouvrir ou fermer les sections du plateau. Chacune des parois d'un ou l'ensemble des plateaux peut être pulvérisé avec un solvant liquide depuis une source de pulvérisation 40 pour faciliter le transfert des réactifs solides pesés dans l'entonnoir collecteur 60 et la chambre 70. La balance peut mesurer le poids de chaque réactif tel que distribué séquentiellement dans la zone de pesée 33. La balance 30 détermine la quantité du réactif solide reçu par le plateau 36 en enregistrant le poids initial du plateau et les premiers réactifs reçus avant la distribution du réactif suivant, et le poids accumulé après la distribution du réactif . La balance 30 détecte la différence entre le poids initial et le poids cumulé pour déterminer quand le poids final est atteint. Le processeur peut recevoir les poids depuis les capteurs de poids, et calculer quand le poids final est obtenu. Le processus de pesée procède un réactif à la fois d'une manière séquentielle jusqu'à ce que tous les réactifs nécessaires ont été distribués. Le poids de chaque réactif distribué séquentiellement est enregistré pour que la préparation de la solution soit conforme aux exigences cGLP et cGMP.

Chacune des balances 30 a suffisamment de précision et d'exactitude pour peser une quantité de réactifs dans un intervalle de tolérance (acceptable par les laboratoires et autres installations industrielles) situé dans l'intervalle prescrit pour la taille de la balance. De préférence, chaque balance est capable de peser avec précision jusqu'à 0,001 gramme, mais les exigences de l'usage particulier peuvent requérir une balance plus précise ou permettre l'utilisation d'une balance moins précise, en fonction de la quantité totale de matières devant être pesée par la balance en question. Une personne ayant des compétences dans l'art sera au courant de l'exactitude et la précision nécessaires à leurs besoins particuliers.

Les réactifs distribués dans la balance 30 peuvent être lavées de la zone de pesée 33 et du plateau 36, à l'aide de jets et de salves liquides faisant partie des ingrédients de la solution et ce, depuis les sources de pulvérisation 40. Le liquide est fourni à la zone de pesée par des conduits de taille appropriée et à une pression qui produit une pulvérisation appropriée pour laver et déloger les réactifs des plateaux. Ces pulvérisations de solvants atteignent toutes les surfaces de la zone de pesée 33 et lavent tous les réactifs solides distribués dans plateau 36 de la balance dans un collecteur 60. Le solvant est de préférence déplacé du réservoir de solvants 130 à travers une tuyauterie adaptée aux sources de pulvérisation 40 par des pompes 50 qui sont en communication fluide avec les sources de pulvérisation 40 et le réservoir de solvant 130, et peuvent générer des salves ou des projections de pression appropriées pour rincer l'ensemble des réactifs de la zone de pesée sans nécessiter une quantité de solvant supérieure à celle requise pour la préparation d'une solution d'une concentration finale particulière. Le collecteur 60 peut être un entonnoir ou une autre forme appropriée capable de diriger la solution concentrée dans la chambre 70, tout en évitant le piégeage ou l'adhésion de poudres des réactifs ou de résidus de la solution. Cette première pulvérisation de solvant empêche les réactifs distribués de rester dans la zone de pesée 33, et assure que le total des réactifs pesés soit acheminé vers la chambre. Le collecteur est de préférence lavé par une seconde pulvérisation de solvant qui empêche qu'aucun concentré de solution provenant de la zone de pesée ne reste collé au collecteur. La seconde pulvérisation de solvant rince le fond du plateau de la balance, le réactif et la solution de la première pulvérisation provenant du collecteur 60 vers la chambre 70. La quantité de solvant utilisé pour laver la zone de pesée 33, le plateau 36 et le collecteur 60 est inférieur au volume total qui sera utilisé pour préparer la solution finale de concentration prédéterminée. La combinaison de réactifs solides et liquides, à ce stade constitue donc une solution concentrée qui sera diluée à un volume et une concentration finaux dans la chambre 70. Le collecteur 60 peut être un entonnoir qui dirige la solution concentrée de réactifs solides et de solvants dans la chambre 70. Les première et deuxième pulvérisations de solvants assurent que tous les réactifs pesés dans la balance 30 soient quantitativement transférées à la chambre 70 pour la dilution finale. Ce transfert quantitatif de matériau permet d'atteindre la bonne concentration de la solution finale avec la précision et l'exactitude prévues.

Les solvants 130 seraient de préférence de l'eau, et de préférence de l'eau déminéralisée de haute pureté, mais peut aussi être une solution saline, de l'alcool, de l'acétone, de l'hexane, ou un autre liquide à base aqueuse ou organique. Le choix particulier dépendra du type de solution finale, déterminée par l'utilisateur. Les exemples d'utilisations possibles comprennent les phases mobiles de chromatographie liquide, les solutions tampons, les milieux biologiques ou biochimiques, les gels d'électrophorèse, les colloïdes, ou les solutions de réactions.

Dans certains modes de réalisation de la présente invention, les réactifs liquides sont stockés dans des réservoirs de réactifs liquides 150, qui peuvent être des acides, des bases, des agents tensioactifs, des détergents ou autres polymères, ainsi que des liquides organiques tels que les colorants et ceux qui sont énumérés ci-dessus. Les acides peuvent être des acides minéraux tels que les acides phosphorique, sulfurique, nitrique ou chlorhydrique, ou des acides organiques tels que les acides acétique, oxalique, malique, tartrique ou citrique en fonction du type de solution à préparer, et le type de tampon utilisé. Ces solutions peuvent être préparées par l'appareil et ensuite utilisées comme solvants ou réactifs liquides. L'utilisateur du dispositif 1 sélectionnerait les matériaux qui seraient appropriés à la préparation de la solution de son choix et ce, sans limitation aux matériaux mentionnés ci-dessus. Une ou plusieurs pompes 120 et / ou injecteur (s) 160 alimentent la chambre en solvants et réactifs liquides. Les pompes 120 alimentent la chambre en solvant liquide jusqu'à ce que le volume nécessaire est atteint, après quoi les pompes sont fermées. Les réactifs liquides sont transférés par des injecteur (s) ou pompe (s) 160 depuis les réservoirs de réactif 150 dans la chambre 70 jusqu'à ce qu'une propriété particulière de la solution, tel que le pH, soit atteinte, ensuite le injecteurs ou la pompe s'arrêtent. La solution concentrée est reçu dans une chambre 70. La chambre peut avoir des murs 80 faits d'un matériau capable de maintenir les solutions en préparation sans causer de contamination ou être endommagé par les solutions. La paroi de la chambre 80 peut être isolée 85 et entourée de gaines de chauffage et / ou de refroidissement ou de bobines 100, 105 pour contrôler la température des solutions en préparation. Les gaines de chauffage et de refroidissement ou les bobines peuvent avoir des réservoirs 101 , 106 pour aider à maintenir une température stable et un débit constant de chauffage ou de refroidissement liquide. Le fluide chauffé ou refroidi est mis en circulation à travers le réservoir respectif et de la gaine pour ajuster et / ou maintenir la chambre et la solution à une température appropriée et stable. De préférence, les gaines de chauffage et de refroidissement sont fixes et n'ont pas besoin d'être relevées ou abaissées pour recevoir une solution, ou être chauffé / refroidi. La solution concentrée est reçue à partir du collecteur 60 directement dans la chambre 70. Une évacuation de la chambre 70 sous la forme d'un drain 90 ayant une soupape ou un bouchon 95 qui empêche l'écoulement de la solution de la chambre est de préférence positionné au fond de la chambre d'une manière qui permette à la totalité de la solution de quitter la chambre sans laisser le moindre résidus. La chambre a de préférence une forme d'entonnoir qui dirige l'ensemble de la solution à travers la vidange 90. Le drain est en communication liquide avec un distributeur de solution 180 qui peut être un collecteur de liquide et / ou un réservoir avec une ou plusieurs sorties qui dirigent la solution finale préparée aux récipients vides 200 pour faciliter la distribution, le stockage, et l'utilisation ultérieure. Le distributeur peut être configuré et dimensionné pour permettre le remplissage des récipients de 1/2 litre à 10 litres, ou plus préférablement de 1 à 4 litres de volume, bien que les récipients plus ou moins grands pourraient être remplis sans s'écarter de la portée ou l'intention de la présente invention. Les récipients 200 peuvent être par exemple, en plastique ou des bouteilles en verre, cartons, bidons, sacs, bacs ou en fonction de l'utilisation et les besoins de stockage de l'utilisateur.

Dans divers modes de réalisation, la chambre peut avoir des dispositifs tels que des sondes, des agitateurs, des détecteurs ou des analyseurs 1 10 pour la surveillance des propriétés chimiques et physiques de la solution pendant sa préparation. Ces dispositifs pourraient être de préférence des électrodes pour la mesure de conductivité, des sondes de température, des sondes de pH, des détecteurs de solubilité de turbidité ou de néphélométries, détecteurs de gravité spécifique, détecteurs de rotation optiques, et les spectromètres ultraviolet (UV), infrarouge (IR) et sub-IR (NIR). Les sondes, les capteurs et les détecteurs surveillent les propriétés physiques de la solution telle que la température, la quantité de particules en suspension, la viscosité et la densité et envoient des signaux à un processeur pour ajuster les propriétés d'une valeur prédéterminée par chauffage, refroidissement, ou en ajoutant d'autres réactifs liquides. D'autres sondes, capteurs et détecteurs peuvent également surveiller les propriétés chimiques telles que le pH, la solubilité, la salinité, la conductivité et la composition chimiques, tels qu'à l'aide de détecteurs in situ IR ou NIR, et envoyer des signaux à un processeur pour ajuster ces valeurs à un niveau prédéterminé en ajoutant des réactifs liquides. Une caméra 17 intégrée à la chambre 70 peut également être utilisée pour observer la solution lors de la préparation pour détecter solides non dissous ou d'autres anomalies visuelles dans la solution.

Dans des modes de réalisation de l'invention, un système de réglage du volume 140 peut être en association fonctionnelle avec la chambre 70, et détermine le volume de solvant ajouté à la solution en détectant le niveau de solution dans la chambre. Le système de réglage de volume 140 utilise de préférence un émetteur infrarouge qui produit un faisceau de lumière linéaire, un disque flottant et un récepteur qui détecte l'emplacement du faisceau. Le faisceau de lumière linéaire se déplace le long de la paroi à travers la chambre 70 à une hauteur prédéterminée de la paroi correspondant au volume final de la solution requise. Le récepteur de préférence peut être une rangée de détecteurs infrarouges positionnés verticalement sur le côté de la chambre 70 face à l'émetteur. Le récepteur détecte le faisceau lumineux provenant de l'émetteur jusqu'à ce que le disque flottant interrompe le faisceau de lumière, quand le volume nécessaire de la solution est atteint. La pompe de solvant (s) 120 alimente la chambre en solvant jusqu'à ce que le disque flottant empêche le faisceau infrarouge d'atteindre le détecteur. L'alimentation en solvant est arrêtée lorsque le système de réglage de volume 140 indique que le bon volume a été atteint. Une fois le faisceau lumineux est interrompu, les pompes et les agitateurs actifs sont arrêtés afin de stabiliser le niveau de la solution. Si le niveau de la solution diminue après stabilisation de la surface, le disque flottant cesse d'interrompre le faisceau de lumière, davantage de solvant sera pompé dans la chambre 70 jusqu'à ce que le volume final soit atteint. Une fois le volume final précis est atteint, les agitateurs et les sondes seront activés afin d'assurer l'homogénéité et l'exactitude des propriétés requises pour la solution préparée. Si la solution atteint le volume prédéterminé, mais les capteurs annoncent des propriétés de la solution en dehors de la plage prédéterminée (s), le processeur peut envoyer un avertissement et demande une action corrective à l'utilisateur. Bien que le système infrarouge est la forme de réalisation préférée, d'autres méthodes de détection de volume tels que des capteurs de niveau à ultrasons, les flotteurs, détecteurs capacitifs, capteurs de pression ou autres moyens connus dans le métier pour déterminer le niveau de solvant dans la chambre.

Dans d'autres modes, le collecteur de solution 180 peut éventuellement être raccordé et en communication de fluide avec un réservoir de stérilisation 170, qui est situé entre et en communication liquide avec le drain 90 de la chambre et le collecteur de solution 180 pour la stérilisation de la solution finale préparée et filtrée avant la distribution dans les récipients finaux. Le réservoir peut également avoir une ou plusieurs sorties qui sont en communication de fluide avec les récipients à travers des tubes appropriés ou une tuyauterie. Les filtres 190 peuvent être montés sur une ou plusieurs sorties du réservoir de stérilisation pour éliminer les particules indésirables d'une taille particulière avant le déversement de la solution dans les récipients 200. Les filtres 190 peuvent également être placés dans chacune des voies de communication fluide pour garantir des surfaces de filtration supérieures et éviter l'obturation des filtres, ou pour permettre une différenciation de la taille de filtration pour préparer des solutions ou des suspensions, tels que des colloïdes, de grades et propriétés variables. Les filtres peuvent présenter des pores de taille préférablement située entre 0,22 et 0,45 μπι par exemple, ou n'importe quelle autre taille de pores tel que pratiqué dans l'art de préparation de solutions.

Le stérilisateur 170 peut être un réservoir chauffé qui peut élever la température de la solution finale à une température nécessaire pour tuer les organismes biologiques ou détruire les contaminants biologiques, ou il pourrait avoir des dispositifs tels l'éclairage UV, générateur d'ozone, ou autres appareils de stérilisation connus d'une compétence ordinaire dans l'art pour accomplir cette stérilisation. La solution peut être aspirée dans le réservoir stérilisateur 170 à travers le collecteur 180 et les filtres 190 sous vide 210. Le vide est de préférence en communication gazeuse avec le collecteur, de manière à aspirer la solution à travers le réservoir et les conduites intermédiaires formant le collecteur. Le vide dans un mode de réalisation préféré est de préférence relié à l'appareil de manière à aspirer la solution à travers des filtres, mais la solution peut également passer à travers les filtres par simple gravité. Dans un mode de réalisation, le filtre peut être situé à la sortie du drain de la chambre 90, et le vide peut être en communication gazeuse avec le réservoir de stérilisation. Dans un autre mode de réalisation, les filtres 190 peuvent être localisés à chacune d'une pluralité d'ouvertures entre le réservoir de stérilisation 170 et le collecteur 180, et le vide est en communication gazeuse avec le collecteur à un emplacement en aval des filtres 190. Des écrans connus dans la technique peuvent être utilisés pour empêcher l'aspiration de la solution dans le vide ou l'entraînement de la solution dans l'écoulement sous vide.

Dans certains modes de réalisation, dispositif est commandé par un processeur 220 associé à une mémoire 225 qui peut stocker des programmes et des données. Le processeur peut lire des instructions à partir d'un support informatique et dicter aux composantes commandées à effectuer les étapes des modes de réalisation de l'invention et exécuter n'importe quelle des méthodes décrites ici. Le processeur est connecté à des outils périphériques entrants et sortants comme un clavier, une souris, un écran et une imprimante, ainsi que tout autre dispositif reconnu dans l'art de l'informatique. Le processeur peut également comprendre des logiciels et des "firmwares" nécessaires à stocker, traiter et communiquer avec une variété d'autres dispositifs, tel que connu dans l'art. Les opérations de l'appareil, y compris la distribution, la pesée, le lavage, la dilution, le mélange, et le déchargement sont tous contrôlées par le processeur. Le processeur peut être connecté à des composantes du dispositif tel que la balance ainsi que les sondes, capteurs et détecteurs afin de recevoir les informations nécessaires au traitement, et transmettre les signaux d'instruction à des composantes ou des actionneurs tels que les valves de distribution des réactifs, les mécanismes vibratoires, pompes, pulvérisation de solvants, distributeurs de réactifs liquides, chauffage, refroidissement et autres dispositifs. Les composantes, détecteurs et capteurs, peuvent renseigner le processeur, de sorte qu'il puisse commander d'autres composantes et des actionneurs sur la base des signaux reçus et enregistrer les propriétés de la solution. Cette rétroaction permet au processeur de surveiller et de contrôler la préparation de la solution et corriger les écarts sur la base de ces signaux. Le processeur reçoit des signaux depuis la balance 30, des sondes, des capteurs et des détecteurs 1 10 qui transmettent les informations sur les propriétés de la solution, traite ces signaux, et envoie des signaux de commande aux valves, pompes, chauffage ou refroidissement, les agitateurs ou autres actionneurs pour ajuster la concentration ou propriétés de la solution ou fait passet la préparation de la solution à une étape suivante. Le processeur 220 peut ajuster les quantités de matières ajoutées à la solution pour produire un produit final avec les propriétés requises et nécessaires. Le processeur peut être un poste de travail informatique connue de l'art, ou un processeur d'application spécifique ayant tous les éléments de base d'un processeur, mais aussi des composantes spécialisées pour la connexion et l'interaction avec toutes les composantes du dispositif, des capteurs et les actionneurs.

Le dispositif lpeut comprendre en outre un processeur 220 pour commander le processus de distribution, de pesée, et de mélange. Le processeur 220 peut également mémoriser un système d'exploitation et des programmes pour faire fonctionner le dispositif 1 des fichiers munis d'instructions pour la préparation automatisée de solutions prédéterminées, y compris les instructions pour la préparation de la solution préalablement saisi par un utilisateur, ainsi que des données issues des sondes, des capteurs et des détecteurs 1 10 concernant la préparation d'une solution, dans la mémoire intégrée 225, où la mémoire 225 peut être à la fois statique et dynamique.

La mémoire intégrée au processeur peut stocker des instructions de programmation et des fichiers de données qui contiennent des sélections de réactifs et les volumes de solution pour la préparation des solutions finales particulières. Ces instructions peuvent être activées, et / ou lues sur des fichiers de données pour préparer des solutions prédéfinies. Une fois activée la programmation contrôle le dispositif automatiquement pour préparer une solution choisie. Par exemple, le processeur 220 et la mémoire 225 pourraient contrôler la séquence suivante: livrer les réactifs à la zone de pesée 33, ouvrir et fermer les valves individuelles 15 afin de contrôler les poids de chaque réactif distribué selon le signal provenant de la balance 30, pulvériser le solvant dans la zone de pesée 33 pour déplacer les réactifs dans la chambre 70 une fois tous les réactifs ont été pesés, augmenter le volume de solvant dans la chambre 70 en activant la pompe de solvant 120, démarrer les agitateurs 75 pour mélanger la solution pendant sa préparation, et arrêter la pompe 120 une fois le bon volume et la bonne concentration sont atteints. La mémoire 225 peut également stocker des signaux de la balance 30 et les capteurs 1 10 pour surveiller les changements dans la solution à des fins de contrôle de qualité et de documentation pour répondre aux exigences de laboratoire et de fabrication. Cette documentation peut ensuite être imprimée pour le contrôle de la qualité et la conformité des dossiers, de laboratoire ou de fabrication.

Dans un mode de réalisation préféré, un utilisateur peut rappeler un fichier stockant des instructions et des paramètres pour la préparation d'une solution et le charger sur le processeur 220 qui active le mécanisme de distribution 20 à distribuer des quantités prédéterminées d'un ou plusieurs réactifs à la balance 30 sur la base d'instructions stockées dans un fichier dans la mémoire 225. La balance 30 envoie des signaux au processeur 220, qui surveille en permanence l'augmentation du poids de façon séquentielle pour chaque réactif distribué. Le processeur 220 envoie un signal au mécanisme de distribution 20 pour fermer la valve 15 lorsque le poids mesuré du réactif sur le plateau 36 atteint 99% de la quantité prédéterminée indiquée dans les instructions. Le réactif sélectionné suivant est ensuite dispensé séquentiellement à la balance 30 et pesé de la même manière. Cette opération est répétée jusqu'à ce que tous les réactifs nécessaires ont été distribués et pesés dans le plateau 36. Le processeur actionne l'ouverture des portes du plateau et le démarrage de la pompe 50 à pulvériser le solvant dans la zone de pesée 33 afin de rincer le réactif distribué (s) du plateau 36 vers dans la chambre 70. Le processeur 220, surveille le niveau du solvant et les propriétés de la solution dans la chambre. Le processeur active les agitateurs 75 pour assurer à la solution une concentration uniforme, ou le système de chauffage et de refroidissement 105, 100 pour régler la température de la solution. Lorsque le système de réglage du volume 140 envoie un signal au processeur 220 montrant que le volume prédéterminé de la solution a été atteint, le processeur 220 arrête la pompe de solvant 120, ouvre le drain 95, et met en marche le vide 210 pour aspirer la solution depuis la chambre 70, à travers le collecteur 180 pour la déverser dans les récipients finaux 200.

Une fois la solution est préparée et le cycle de préparation est terminé, le processeur 120 peut démarrer les pompes 50, pour laver le dispositif et éliminer le reste des réactifs ou de la solution dans le dispositif. Le solvant asperge toutes les composantes de l'appareil avant d'aller se déverser dans le conduit de vidange des déchets qui peut être attaché à une sortie du collecteur ou aspiré à l'aide du vide. De grands volumes de solvants peuvent être pulvérisés pendant de longues durées pour s'assurer de la propreté du dispositif et l'élimination de tous les réactifs et les résidus de la solution. Finalement, de l'air chaud produit par des dispositifs connus dans les méthodes de nettoyage peut être forcé à travers l'appareil pour le sécher de tout solvant restant et évacuer les vapeurs. Dans le mode de réalisation préféré, des pistolets à air chaud sèchent le compartiment de la zone de pesée 325 avec l'air chaud pour évaporer tout solvant restant de la balance (s) 30 et les parois de la zone de pesée.

L'appareil de préférence peut produire entre 1/2 et 100 litres, et plus préférablement entre 1 et 10 litres de solution à la fois.

Les composantes du dispositif peuvent être fabriquées à partir d'acier inoxydable, d'aluminium, des alliages non ferreux, Teflon ®, de poly éthylène à haute densité (HDPE), ou tout autre matériel connu dans l'art pour un usage à des applications particulières qui peuvent dépendre de l'acidité ou l'alcalinité des solutions, la salinité, la température, ou autres propriétés chimiques ou physiques, ainsi que la capacité de prévenir la contamination et être convenablement nettoyés entre les préparations de solutions.

Dans certains modes de réalisation, le dispositif 1 comprend de préférence quatre sections 2, 3,

4, 5, en communication d'écoulement l'un avec l'autre qui peuvent être logés dans quatre compartiments séparés 300, 325, 350, 375, où les compartiments sont étanches à l'air.

Les compartiments peuvent également avoir chacun des portes d'accès 320 dotées de joints étanches pour permettre l'accès aux composantes du dispositif. L'accès à chaque compartiment séparé se fait par l'ouverture de la porte étanche ou sas 320. L'étanchéité des compartiments à l'air permet de contrôler la température, l'humidité, la pression et l'atmosphère des gaz pour prévenir les contaminations et maintenir des conditions de préparation adéquates. La température, l'humidité, la pression, et les gaz peuvent être réglés par des dispositifs appropriés connus dans l'art à de telles fins, bouteilles de gaz comprimé, chauffage, climatiseur, déshumidificateur, etc. Cela peut être particulièrement important dans la deuxième section 3, où les réactifs sont pesés et mélangés avec le solvant. Les compartiments peuvent également être utilisés pour contenir et évacuer les fumées, les vapeurs ou gaz indésirables ou dangereux en étant en association fluide avec des conduits d'évacuation et d'échappement qui éliminent les gaz ou fumées ou les transfèrent depuis les différents compartiments sous vide ou pression positive, vers une hotte chimique, un système d'assainissement à l'extérieur.

Des modes de réalisation de la présente invention présentent également un procédé de préparation de solutions utilisant un dispositif automatisé de préparation solution à haute précision qui comprend la fourniture d'une pluralité de réactifs, dans lequel les réactifs sont solides et peuvent être dans une cartouche, le chargement des réactifs solides ou des cartouches dans le conteneur, la distribution des réactifs solides depuis les cartouches, où les réactifs solides sont distribuées en activant automatiquement un mécanisme de distribution tels que des valves afin de distribuer sélectivement et séquentiellement le réactif solide, la distribution automatique de réactifs solides sélectivement et séquentiellement dans une balance, la pesée sélective et séquentielle de chaque réactif solide distribué en mesurant la différence entre le poids détecté avant la distribution du réactif solide donné et le poids détecté par la balance après la distribution de ce réactif solide. Le transfert par lavage ou rinçage du réactif solide de la balance dans un collecteur, et la réception de la solution concentrée dirigée par le collecteur dans une chambre. Le (pré) remplissage de la chambre avec une partie du volume total de solvant nécessaire. La dilution de la solution reçue à une concentration prédéterminée en augmentant le volume de solvant constituant la solution, et en ajoutant des quantités supplémentaires de réactifs liquides pour modifier les autres propriétés de la solution. L'ajustement des propriétés chimiques et / ou physiques, tels que le pH, de la solution par addition de quantités suffisantes de réactifs liquides afin d'obtenir la propriété requise. L'addition de solvant pour porter le volume de solution au volume final prédéterminé et la distribution de la solution sur une pluralité de récipients.

Dans un mode de réalisation du procédé peut comprendre l'agitation de la solution dans la chambre pour mélanger complètement les réactifs et les solvants, détecter les propriétés physiques et / ou chimiques de la solution avec des sondes pendant sa préparation, décharger la solution de la chambre à travers un drain sous vide; filtrer la solution pour éliminer les particules en suspension avant de le déverser dans à une pluralité de récipients, où la solution est passée à travers le filtre sous vide, stériliser la solution avant déverser la solution finale préparée dans une pluralité de récipients, dans lequel la stérilisation peut être effectuée préférentiellement par chauffage de la solution, exposition à un rayonnement UV ou à l'ozone pour tuer les organismes ou détruire les contaminants biologiques. Dans un autre mode de réalisation, le procédé peut comprendre en outre l'ajustement de la température de la chambre et de la solution en faisant circuler un fluide de commande de température telle que des fluides chauffés ou refroidis dans les gaines de refroidissement. Le procédé peut également comprendre en outre la détection des signaux provenant de la balance, le calcul de la quantité de réactifs supplémentaires à distribuer à la balance sur la base des signaux reçus par un processeur, la distribution de réactif supplémentaire à la balance jusqu'à ce que le processeur détermine que la bonne quantité de réactif a été distribuée pour préparer une solution de la concentration prédéterminée, et l'envoi d'un signal de commande à un actionneur pour arrêter la distribution du réactif à la balance. Dans un autre mode de réalisation, le procédé peut également comprendre des signaux de détection des sondes, des capteurs ou des détecteurs intégrés à la chambre, le calcul de la quantité de réactifs liquides supplémentaires à distribuer à la chambre sur la base des signaux reçus par un processeur, la distribution de réactifs liquides supplémentaires à la chambre pour ajuster une ou plusieurs propriétés chimiques ou physiques de la solution jusqu'à ce que le processeur détermine la bonne quantité de réactif liquide a été distribuée pour préparer une solution de propriétés chimiques et physiques prédéterminées, et l'envoi d'un signal de commande à un actionneur pour arrêter l'addition de réactif liquide dans la chambre.

La méthode peut aussi comprendre le chargement d'un logiciel dans un processeur pour faire fonctionner le dispositif et commander l'activation des composantes individuelles de l'appareil, méthode dans laquelle le processeur comprend un processeur pouvant exécuter le logiciel et contrôler les composantes du dispositif en envoyant et recevant des signaux aux capteurs et les actionneurs. Le processeur peut démarrer la préparation d'une solution prédéfinie par le chargement d'un fichier de données dans la mémoire du processeur ou recevoir une entrée d'un utilisateur depuis une entrée, tel qu'un clavier, pour l'activation des valves et des mécanismes d'écoulement pour distribuer séquentiellement et sélectivement les réactifs solides depuis un ou plusieurs conteneurs sur un plateau de balance dans la zone de pesée, et recevoir un signal depuis la balance indiquant le poids précis en temps réel. La quantité finale réelle pesée de chaque réactif distribué peut être enregistrée et stockée dans la mémoire du processeur. Le processeur peut alors fermer la valve d'alimentation du réactif sélectionné au moment où le poids prédéterminé est communiqué par la cellule de charge ou un capteur de la balance. Une fois le poids exact de chaque réactif ait été distribué à la balance, le processeur peut activer la pompe des solvants qui est en communication fluide avec la source de pulvérisation (s) dans la zone de pesée. Le processeur peut déterminer le volume maximal de solvant à utiliser pour rincer les réactifs de la balance sans trop diluer la solution.

Une fois la solution concentrée est transférée dans la chambre, le processeur peut activer la pompe à solvant pour augmenter le volume de la solution à un volume et une concentration finaux. Le processeur peut également recevoir des signaux provenant des capteurs dans la chambre indiquant les différentes propriétés chimiques et physiques de la solution, et activer les pompes pour distribuer d'autres réactifs liquides pour ajuster ces propriétés chimiques et physiques sur la base d'une rétroaction des capteurs. Le processeur peut également activer des agitateurs dans la chambre pour s'assurer que les réactifs solides sont dissous et que les propriétés mesurées soient uniformes à toute la solution préparée. Chacune des lectures du capteur peut être enregistrée par le processeur et les logiciels et des rapports appropriés peuvent être générés pour permettre à l'appareil de se conformer aux exigences cGLP et cGMP. Une fois la solution ayant la bonne concentration et propriétés a été préparée, tel que déterminé par le système de contrôle de volume et les capteurs, le processeur peut ouvrir la soupape à la base de la chambre pour déverser la solution dans le collecteur de solution, et facultativement vers le réservoir de stérilisation, et finalement aux récipients finaux. Le processeur peut également activer un système d'aspiration ou de pression pour aider à transporter la solution finale aux récipients. Le logiciel peut alors lancer un cycle de nettoyage afin de s'assurer que toutes les composantes et les compartiments sont rincés, propre et secs pour éviter la contamination des solutions suivantes à préparer ultérieurement. Chacune des autres composantes du système peut être connectée au processeur avec des capteurs et des actionneurs appropriés afin de permettre au processeur plus de contrôle et de feed-back comme pratiqué dans l'art de l'automatisme des équipements.

Dans un ou plusieurs exemples de réalisation, les fonctions décrites peuvent être exécutées par les composantes hardware, software (logiciels), firmware, ou toute combinaison de ceux-ci. Si elles sont exécutées par un logiciel, les fonctions peuvent être stockées ou transmises sur une ou plusieurs instructions ou code sur un support informatique tel que les supports non transitoires. Les supports informatiques comprennent les supports de stockage et les supports de communication, incluant tout support capable de faciliter le transfert d'un programme informatique d'un endroit à un autre. Un média de stockage peut être n'importe quel support disponible pouvant être lu par un processeur. A titre d'exemple, et sans aucune limitation, de tels supports informatiques peuvent comprendre RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM ou autre stockage sur disque optique, disque magnétique ou autres dispositifs de stockage magnétique, ou tout autre support qui peut être utilisé pour transporter ou stocker un code de programme désiré sous forme d'instructions ou de structure de données et qui peut être accédé par un processeur.

Une personne ayant des compétences ordinaires dans l'art reconnaîtra d'autres modifications et variations, y compris des changements dans l'agencement ou la séquence des traits et caractéristiques de l'invention et les opérations décrites ci-dessus.

Toutes ces modifications et variations sont destinées à être dans le cadre et l'esprit de la présente invention, comme indiqué dans les revendications suivantes, et elles ne sont pas limitées par quelque mode de réalisation que ce soit ou un exemple précis décrit ci-dessus, qui sont uniquement destinés à illustrer quelques-unes des variations et modes de réalisations préférés de la présente invention.