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Optimiser la gestion des fluides pour les analyseurs du domaine de la santé

Qui n'a pas entendu parler du test PCR ? Le diagnostic in vitro (IVD) en général et l'analyseur dans un sens plus spécifique, ont toujours joué un rôle clé dans la société, s’agissant de tests non-invasifs effectués sur des échantillons biologiques (par exemple le sang, l'urine ou les tissus) afin de diagnostiquer ou exclure de possibles maladies. 
La Covid-19 a placé l'IVD sous les feux de la rampe et les tests Covid font malheureusement partie de nos conversations quotidiennes. Les professionnels de l’IVD savaient déjà qu'un diagnostic précoce peut faire la différence ; qu'un bon diagnostic peut faire la différence. Maintenant, nous le savons tous. Dans ce contexte, il n'est pas étonnant que l'un des principaux objectifs des IVD en général, et des analyseurs en particulier, soit de fournir des résultats rapides et précis. Une gestion appropriée des fluides joue un rôle fondamental pour atteindre la vitesse et la précision souhaitées. Comme la manipulation des fluides implique de nombreux composants critiques interdépendants, il est important d'impliquer un partenaire compétent, capable de fournir des solutions éprouvées pour l'ensemble du système, dès les premières étapes du développement. Et SMC assure ce rôle.

  Par Philippe Pinto, Responsable Europe de l’industrie Science de la vie.


JUILLET 2021
Dans le domaine des analyseurs
Définissons ce qu'est un analyseur. Il s'agit d'un instrument ou d'un dispositif qui effectue une analyse chimique sur des échantillons ou des flux d'échantillons afin de fournir des valeurs hématologiques (par exemple, le nombre de globules rouges, les concentrations d'hémoglobine) ou de déterminer la concentration d'analytes (par exemple, le cholestérol, le glucose). Cette capacité contribue au diagnostic et au traitement de maladies telles que le diabète, les maladies infectieuses, l'oncologie, le diabète, l'anémie, les déficiences auto-immunes, le cancer et l'hépatite, les tests de dépistage du VIH/SIDA et, bien sûr, la Covid-19.

Il existe trois types courants d'analyseurs : 

  • pour les tests de laboratoire clinique,
  • pour les tests à proximité du patient et
  • pour l'autodiagnostic.

L'optimisation de la manipulation des fluides comme élément clé pour garantir la vitesse, la répétabilité et la précision souhaitées
Quelles que soient les technologies d'analyse - par exemple la chimie clinique, l'hématologie, l'immuno-analyse urinaire, l'ADN, la biologie, la biologie moléculaire - le système de manipulation des fluides (liquides ou gazeux) a une importance critique car il contribue à assurer la vitesse, la répétabilité et la précision souhaitées d'un analyseur. Ces systèmes complexes gèrent l'extraction de l'échantillon, le mélange avec les réactifs, l'introduction dans l'analyseur et enfin le lavage de son propre circuit. Dans ce contexte, il est crucial de choisir un fournisseur disposant d'une gamme complète et de solutions éprouvées.

Le défi de la vitesse et de la répétabilité 
L'un des principaux défis techniques de la manipulation des fluides est l'interaction entre les différentes fonctions. De fait, on se retrouve dans une situation où une augmentation de la vitesse peut mettre en danger la répétabilité recherchée. La combinaison de la vitesse et de la pression peut affecter la précision du test car la vitesse augmente le risque de génération de bulles ou de turbulences, ce qui affecte la répétabilité. La sélection de composants conçus de manière optimisée, avec par exemple la minimisation du volume mort ou l'optimisation du circuit, minimise ces problèmes sans laisser de côté le choix du bon matériau de compatibilité en contact avec le fluide.

Assurer l'absence de contamination de l'échantillon grâce à un contrôle approprié des fluides, afin d'améliorer la vitesse et la fiabilité de l'analyseur
Sur un analyseur, les vannes à membrane de séparation permettent le contrôle du fluide en mode « ouvert/fermé » vers les différentes fonctions, du circuit d'échantillonnage des fluides jusqu’au circuit de la ligne de lavage/rinçage . Cette vanne contrôle le débit de la solution de lavage javellisée ou saline qui nettoie les tubes de l'équipement de test, ainsi que les aiguilles de prélèvement et des pompes avant qu'un nouvel échantillon puisse être analysé. Il est donc vital de minimiser le volume mort pour éviter toute contamination.

La caractéristique la plus importante des vannes à membrane est le diaphragme en EPDM, FKM ou FFKM, le reste de la partie en contact avec le fluide est en peek qui isole complètement ses parties internes du circuit fluidique de l'analyseur pour éliminer le risque de contamination du fluide utilisé pour l’analyse. En particulier, le volume interne de la vanne et le circuit fluidique est construit de manière à minimiser le volume mort, afin d’éviter que des produits chimiques piégés pourraient être transférés dans le circuit fluide pour le test suivant lorsque la vanne est de nouveau actionnée. 
Le chemin d'écoulement interne d'une vanne à membrane de SMC est remarquable pour ses surfaces internes, empêchant la génération de bulles et d'autres problèmes d'écoulement. SMC offre des solutions éprouvées et de haute qualité avec une large gamme de vanne, le tout soutenu par des équipes de vente spécialisées. Une large gamme est disponible, couvrant de nombreuses options et tailles. Les vannes à membrane de séparation SMC se caractérisent par une faible consommation d'énergie afin d'éviter tout transfert de chaleur vers le fluide.

Répétabilité, absence de contamination, mélange et dosage efficaces des fluides au travers d’une embase acrylique personnalisé
L’embase acrylique est un collecteur collé à plusieurs couches, ce qui ressemble à un circuit imprimé électronique, mais développé pour les fluides. Il garantit que l'échantillon et le réactif sont introduits dans l'analyseur dans la bonne proportion. Cette solution doit être préférée aux connexions tube à tube pour les analyseurs performants car elle offre de nombreux avantages. Par exemple, une embase en acrylique réduit considérablement le nombre de points de connexion, ce qui permet de lutter contre les problèmes courants des analyseurs tels que les fuites et l'altération des tubes, d'où une meilleure répétabilité. 
Ces solutions réduisent également la taille globale de l'assemblage fluidique, ce qui permet d'économiser de l'espace dans un analyseur très encombré, tandis qu'un autre avantage est, par exemple, la possibilité d'une inspection visuelle directe et facile pour contrôler une contamination du circuit fluidique.

La personnalisation de ce composant est essentielle. Chaque embase acrylique que nous fournissons est conçue sur-mesure car elle doit répondre aux besoins spécifiques de l'application en termes de circuit, de composants de montage, de contraintes d'espace, de clarté optique, de compatibilité chimique et de vitesse d'écoulement. En ce qui concerne la vitesse d'écoulement, notre conception incurvée optimisée permet un écoulement plus fluide du liquide. Dans la partie de réglage fin de notre processus, nous veillons à minimiser le volume mort en abordant le risque de génération de bulles. 
Les couches du collecteur sont assemblées par la chaleur et la pression, car il est préférable d'éviter les réactions chimiques. Les matériaux courants sont l'acrylique, mais aussi le PVC, le polysulfone et l'Ultem™.
Nous produisons une maquette fonctionnelle (POC) avec les fonctions complètes, et ce, en livrant une embase testée. La conception personnalisée inclut la possibilité d'intégrer tous les composants nécessaires, qu'il s'agisse de capteurs de pression et de débit ou de vannes, de sorte que nous livrons une solution prête à être connectée et utilisée. 

Garantir une grande précision grâce à la micro-distribution
La distribution précise de liquides garantit le débit et la mesure d'échantillons liquides/gazeux, de réactifs et de solutions de lavage. Une pompe à diaphragme solénoïde fournit une dose unique de liquide à chaque fois que la bobine est activée, elle est donc parfaite pour le dosage ou le mélange de solutions.

Nos pompes de distribution de liquide à solénoïde permettent une distribution d’un volume réglable de 5 µl à 200 µl par activation, les pompes miniatures auto-amorçantes sont conçues pour une très haute précision - avec une répétabilité de ±1 %. Leur conception sans entretien garantit une utilisation facile et durable, tandis que leur forme compacte permet de gagner de la place et simplifie l'intégration dans des systèmes complexes. Selon les besoins, elles peuvent être configurées avec différents matériaux chimiquement résistants (les parties en contact avec le fluide sont en peek ou pp et pour la membrane et les joints, ils peuvent être en EPDM ou FKM) afin de réaliser la combinaison optimale de fonctions et besoins spécifiques de l’application.

Automatiser le fonctionnement avec une commande pneumatique ou électrique 
Pour automatiser des opérations telles que la gestion et le chargement des échantillons, l'ouverture des portes de la chambre à réactifs, le lavage des circuits et l'éjection des cuvettes usagées dans le flux de déchets, le constructeur de l'analyseur peut se tourner vers des solutions pneumatiques ou électriques.

Cependant, une tendance croissante dans l'industrie des analyseurs est de ne pas intégrer de source d'air comprimé en raison du bruit, des vibrations, des dimensions, de la maintenance ou des fuites. Quelle que soit la technologie choisie pour l'automatisation, nous soutenons les constructeurs d'analyseurs avec une gamme complète de solutions pneumatiques ainsi que d'actionneurs et drivers électriques. L'automatisation électrique peut inclure, par exemple, des tables rotatives électriques qui permettent des rotations continues à 360º, ce qui les rend idéales pour indexer les plateaux tournants d'échantillons et de réactifs. Nous fournissons également des pinces électriques compactes et légères dont la force de préhension est réglable et qui conviennent à la manipulation de divers flacons et tubes.

Ce qui fait toute la différence dans la fonction de gestion et contrôle des fluides, c’est de pouvoir s'adapter, au travers de notre expertise dans le développement, ou mieux, le co-développement personnalisé. Les ingénieurs locaux s'appuient sur notre réseau mondial de centres techniques pour trouver les meilleures solutions techniques ad-hoc pour chaque système casuistique  

Si la solution privilégiée est à base d'air, un élément clé sera d'inclure un sécheur d'air à membrane pour assurer l'élimination de l'humidité. Cette fonction est vitale car même une petite quantité d'humidité dans l'air comprimé peut être problématique pour un analyseur ; l'humidité peut réduire la durée de vie des composants et la fonctionnalité des produits, avec une probabilité d'impact sur la fiabilité de l'analyseur. En outre, comme la plupart des analyseurs fonctionnent généralement à basse pression et à faible débit, il est important de se demander si une option de purge est nécessaire.

Assurer le contrôle de la température des réactifs pour prolonger leur durée de conservation
Le contrôle de la température du réactif peut également poser problème, en particulier pour les analyseurs à grande taille qui effectuent des centaines de tests par heure et transportent divers réactifs. La durée de conservation typique d'un réactif non réfrigéré peut être de deux jours seulement. Toutefois, si le réactif est conservé au froid, sa durée de conservation peut être portée à 35 jours. De nombreux analyseurs sont équipés de refroidisseurs intégrés ou d'unités de contrôle thermique dans leurs chambres à réactifs pour préserver la durée de conservation des réactifs. Pour tous ces besoins, SMC dispose de solutions adaptées.

La mise en place d'une combinaison correcte de composants dans la partie "gestion et contrôle des fluides" d'un analyseur permet de garantir la rapidité, la répétabilité et la précision globale des diagnostics de test. En outre, la résolution de ces problèmes permet d'améliorer le coût du test individuel, de réduire la maintenance et de garantir la sécurité des opérations jour après jour. 
L’élément clé pour le succès d’un projet est l'engagement dès le début et le plus tôt possible dans le projet en co-développant afin d’atteindre un résultat optimal. 
Chez SMC, nous avons été pleinement impliqués dans différentes coopérations étroites avec des fabricants d’instruments et dispositifs d'analyse dans le développement de leurs projets depuis plusieurs décennies. Nos experts Life Science sont disponibles et prêts à soutenir cette industrie vitale et à apporter notre petite contribution à la santé et au bien-être.

SMC a mis en évidence des solutions pour l'industrie des sciences de la vie

Electrovannes 2/3 voies pour fluides de process

Une membrane de séparation en gage de confiance

Avec l'électrovanne 2/3 voies pour produits chimiques de SMC, vous pourrez : 
  • Compter sur elle - La membrane de séparation évite la pollution et la corosion du noyau plongeur
  • Bénéficier d'une maintenance minimale et d'une longue durée de vie -  Matériaux tels que  PEEK, Kalrez ®, FKM or EPDM
  • Éviter la contamination et la consommation élevée de réactifs - Changement de volume 0,01 μl ou moins.

Pompe de distribution de liquide

S'adapte à vos besoins

Avec la pompe de distribution de liquide de SMC, vous pourrez :
  • Bénéficier d'une grande flexiblité d'utilisation - Ajustement du volume distribué possible
  • Assurer une grande précision - Volume distribué stable
  • Éviter les fuites - Fonction d'arrêt.

Type Thermo-con/montage sur bâti

Grande stabilité de température pour un montage standard

Avec le refroidisseur type Thermo-con/montage sur bâti de SMC, vous pourrez :
  • Augmenter votre productivité et maximiser les performances de votre machine - Grande stabilité de température ± 0,01 à 0,03 ºC- Système sans fil.
  • Gagner de l'espace et du temps d'installation - Spécialement conçu pour le montage sur bâti
  • Obtenir un environnement de travail plus silencieux - Structure sans pièces mobiles
  • Adopter cette solution intelligente qui vous donnera un contrôle proactif - Anticipez tout changement.

Philippe Pinto | Responsable Europe de l'Industrie Sciences de la vie

Diplômé en mécanique, et spécialisé en marketing et management, Philippe a rejoint SMC en 1996 en région parisienne. Sa première visite chez un client était dans une entreprise de Medtech, où il a découvert sa passion pour cette industrie et, depuis, il s'y consacre. Il s'est toujours concentré sur la satisfaction du client et les solutions innovantes pour une meilleure santé ; de la production d'aiguilles médicales aux appareils de mammographie. Il se sent concerné par les besoins de ce marché, ainsi que par les défis techniques exigés par ses clients. Outre les sciences de la vie, ses autres passions sont le trail running, le marathon, la famille et le bricolage... Et surtout, les choses simples de la vie !

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