Brevet FR2121827A1 — publié le 19720825

La présente invention concerne un dispositif pour prélever un certain nombre de quantités échantillon, de préférence très petites, d'un récipient et leur transfert, après mesure de chaque quantité, avec un liquide réactif à des éprouvettes séparées ou analogues. Dans divers domaines de la science, il est nécessaire d'effectuer une variété d'analyses d'un échantillon unique.de fluide, bien qu'une très petite quantité de cet échantillon soit seulement disponible. I1 est alors nécessaire de recueillir et de mesurer atec le moins de perte possible un grand nombre de volumes de fluide égaux ou inégaux très petits, mais définis avec une extrême exactitude. Dans les soins des enfants par exemple, on dispose souvent de très petite quantité de sérum par exemple environ 1ml, ce qui doit suffire pour une série d'analyses. D'autres analyses sont faites en très grands nombres, par exemple des dizaines de mille par Jour et en raison des frais, il est important de réduire le volume d'échantillon et de liquide réactif nécessaire pour chaque échantillon individuel. Ceci nécessite toutefois des volumes de liquide très faibles mais exactement déterminés. I1 en est de même d'échantillons radioactifs pour lesquels il est désiré que la quantité échantillon et ainsi la radioactivité soient maintenues faibles. Il y aussi intérêt à réduire le temps pris pour recueillir les échantillons, les mesurer et transférer chaque échantillon. Suivant une proposition antérieure, on utilisait un robinet à quatre voies affectant la forme d'un disque circulaire placé entre deux disques circulaires comportant des canaux disposés sur deux cercles et des canaux débouchant dans ces cercles. En faisant tourner le disque central, les canaux sont amenés alternativement en communication les uns avec les autres suivant un système donné pour mesurer l'échantillon de liquide dans une pipette, mesurer le liquide réactif dans une burette de mesure et chasser l'échantillon liquide au moyen du liquide réactif. Dans un prélèvement de ce genre et également dans le prélèvement classique de volumes, notamment petits, les volumes peuvent varier pour diverses causes. D'une part, la précision dépend en soi de la construction également et de la cavité de la de la pipette; d 'autre part, elle est également affectée par la manière dont la pipette est utilisée. En outre, dans le prélèvement mécanique, des tuyaux souples, raccords et tubes, etc., faisant partie du dispositif de prélèvement peuvent donner lieu chacun à des erreurs. Le tube, cçest-à-dire le tube d'aspiration s'emboStant sur l'extrémité de la pipette est cependant l'élément qui peut donner lieu aux plus grandes erreurs en ce qui concerne le volume mesure. Dans le cas de petits volumes mesurés qui deviennent de plus en plus fréquents, par exemple cinq à quinze micro-litres, les erreurs résultantes peuvent être catastrophiques et s'élever à plusieurs dizaines pour cent. Une toutte formée sur l'extrémité d'un tube conformé d'une manière impropre peut varier entre zéro et cinq micro-litres et même si toutes les précautions ont été prises pour éliminer cette source d'erreurs, il reste toujours un risque de variation du fait que la petite lentille placée sur l'extrémité d'aspiration du tube peut varier d'une forme convexe à une forme concave. Cette variation seule peut s'élever à un micro-litre ou plus. En conséquence, le dispositif connu précité, ne peut pas être utilisé pour effectuer des mesures sûres de faibles volumes de l'ordre du micro-litre. Une autre proposition antérieure a été d'utiliser un canal placé entre deux obturateurs de commande comme volume d'échantillonnage pour prélever et mesurer avec exactitude un volume déterminé de liquide, ce volume d'échantillon peut être réglé initialement par l'insertion d'une ou plusieurs pièces fixes de canal entre les deux obturateurs de commande. Ce dispositif connu apporte un perfectionnement considérable quant à la précision. Cependant, il présente encore certains inconvénients auxquels remédie la présente invention. Par exemple, il faut pour chaque échantillonnage un assez grand volume de liquide par rapport au volume de 11 échantillon et ce liquide est ensuite évacué non utilisé. En outre, on ne peut recueillir qu'un seul échantillon à la fois, de sorte que le dispositif connu fonctionne plutôt lentement. De plus, lors d'une aspiration puissante, de l'air peut etre aspiré entre la boîte d'obturateurs et les corps d'obturateurs puis ancré dans le canal de mesure en compromettant ainsi le résultat. Dans le cas de fuite entre le corps d'obturateur et la boîte d'obturateur,du liquide d'échantillonnage ou du liquide réactif peut quitter le dispositif et le polluer. Ces inconvénients sont supprimés par la présente invention à l'aide d'une micro-pipette multiple affectant la forme de plusieurs disques obturateurs placés près les uns des autres ou sur le dessus les uns des autres, ces disques étant alternativement fixes et rotatifs autour de l'axe longitudinal de la pile. Chaque disque obturateur présente un canal de mesure de volume connu. Les canaux de mesure des divers disques obturateurs peuvent avoir des volumes égaux ou inégaux. En outre, chaque disque obturateur comporte une extrémité d'entrée et une extrémité de sortie pouvant être amenées en ou hors communication par les canaux formés dans ce disque obturateur, dans une position de rotation donnée de ces derniers avec le canal de mesure associé du disque obturateur adjacent.En outre, dans une autre position de rotation, les canaux de mesure de tous les disques obturateurs peuvent être amenés en communication les uns avec les autres. Dans cette dernière position tous les volumes sont aspirés simultanément à travers un seul tube de pipette, ainsi pour balayer les canaux de l'obturateur, il suffit d'environ la même quantité de liquide que dans le dispositif connu précité pour recueillir un seul échantillon de sorte que l'on économise le liquide d'échantillonnage au moyen du dispositif conforme à l'invention. Le temps est également économisé car tous les volumes sont aspirés en pratique simultanément. Après réglage des disques obturateurs rotatifs, par rapport aux disques obturateurs fixes, les divers échantillons sont chassés individuellement des disques obturateurs respectifs dans des tubes de réaction séparés au moyen d'une quantité donnée de liquide réactif provenant des pipettes à réactifs respectives. La concentretion d'échantillon plus liquide réactif est alors très constante sur une série d'échantillons, car, si le dispositif est correctement conçu, la concentration ne dépend que de la grosseur de la goutte de liquide réactif qui reste dans la pipette à réactif après chaque prélèvement et balayage, mais qui constitue seulement un pourcentage extrêmement faible de la quantité totale de réactif. La quantité d'échantillons qui peut être considérée incluse dans cette goutte de liquide réactif peut être considérée justifiable car elle est pratiquement négligeable. La quantité échantillon restant dans le tube de prélèvement avec le tuyau souple associé peut soit y être laissée pour le prochain prélèvement d'échantillon, soit être refoulée sans risque de contamination dans le récipient à liquide d'échantillonnage et Si nécessaire, être réutilisée. Pour économiser le liquide d'échantillonnage, le tube peut être balayé à la fois intérieurement et extérieurement et soufflé à sec avec de l'air avant aspiration de l'échantillon suivant, en réduisant ainsi en même temps la contamination. Cette dernière peut aussi être réduite naturellement en aspirant une plus grande quantité d'échantillon, si ceci peut etre demandé. Le disque obturateur peut aussi comporter deux ou plusieurs canaux de mesure avec des canaux à réactif associés. Un canal supplémentaire sous pression négative traversant tous les disques obturateurs, peut être recommandable pour maintenir la propreté entre eux et pour compenser la pression négative dans le canal d'échantillonnage pendant l'aspiration de l'échantillon dans ce canal. Le disque obturateur supérieur peut constituer un obturateur pour pompe d'aspiration d'échantillon qui n'a plus besoin alors d'un obturateur propre et le disque obturateur inférieur peut être utilisé comme obturateur à la fois, pour refouler l'échantillon vers le tube d'échantillon et pour balayer et ventiler ce dernier. Diverses autres caractéristiques et d'autres développements de l'invention ressortent de la description détaillée qui suit d'une forme de réalisation décrite en détail à l'aide des dessins annexés. La fig. 1 est une coupe longitudinale d'une micro-pipette multiple selon l'invention en position d'aspiration. La fig. 2 est une coupe partielle à plus grande échelle avec la partie inférieure en position d'aspiration et la partie supérieure en position de vidage. La fig. 3 est une perspective de deux disques obturateurs, habituellement adjacents l'un à l'autre mais ici séparés de la micro-pipette multiple selon l'invention. La quantité d'échantillons P dont des échantillons doivent être aspirés est contenue à la fig. 1 dans une éprouvette de verre 1. L'extrémité de la tige d'aspiration 2 de la micropipette multiple est placée dans l'éprouvette de réaction et plongée dans le liquide d'échantillon P. Le tube 2 est attaché au disque d'extrémité inférieure 3 d'une pile verticale de disque obturateur 4 et 5. La pile se termine à la partie supérieure par un disque d'extrémité supérieure 6. Les disques d'extrémité et les disques obturateurs 5 sont fixes tandis que les disques obturateurs 4 sont reliés à un arbre rotatif commun 7 qui est actionné par un mécanisme rotatif 8 non représenté en détail. Dans le disque d'extrémité inférieure 3, il y a un canal d'aspiration 9 qui peut relier le tube 2 de la pipette au canal de mesure 10 du disque obturateur 4 adjacent au disque d'extrémité 3. Dans une position de rotation donnée, ce canal de mesure 10 communique avec les canaux de mesure 10 dea autres disques obturateurs 4, 5 et un raccord d'aspiration 11, prévu dans le disque d'extrémité supérieure 6. Une pompe d'aspiration (non représentée) affectant par exemple la forme d'une pompe à piston qui à chaque course du piston aspire un volume déterminé réglable au préalable qui est plutôt supérieur au volume total de tous les canaux de mesure 10 du canal d'aspiration 9 et du tube d'aspiration 2, est reliée au raccord d'aspiration 11. On assure de cette manière que chaque prélèvement d'échantillon s'effectue avec très peu de perte.Lorsque le liquide échantillon est as piré, la première partie de la colonne liquide aspirée balaie le tube 2, le canal d'aspiration 9 et le canal de mesure 10 puis est aspirée dans le raccord d'aspiration 11, duquel il est déversé. La fig. 3 représente un exemple de l'aspect des disques obturateurs à savoir d'un disque fixe et d'un disque rotatif. Il n'est naturellement pas nécessaire que le disque obturateur dit fixe, soit mobile, l'important est que les disques obturateurs 4 et 5 puissenttourner l'un par rapport à l'autre. Dans ces figures, chaque disque obturateur présente un canal de mesure 10. Naturellement, il peut y avoir plus d'un canal de mesure dans chaque disque obturateur, les canaux de mesure peuvent être disposés en parallèle ou en série au point de vue fonctionnel. avec la disposition en parallèle de par exemple trois canaux de mesure dans chaque disque obturateur, on peut aspirer simultanément autant d'échantillons de trois liquides d'échantillon avec une seu le micro-pipette multiple, qu'avec trois micro-pipettes multiples ayant un nombre correspondant de disques obturateurs mais un seul canal de mesure dans chaque disque obturateur, on peut aspirer trois fois plus d'échantillons avec une micro-pipette multiple par prélèvement qu'avec une micro-pipette multiple ne comportant qu'un seul canal de mesure par chaque obturateur. Dans ce dernier cas on a aussi l'avantage que le commencement de colonne liquide aspiré est utilisé pour balayer tous les canaux de mesure et d'aspiration ce qui assure une très grande économie quant au minimum possible de perte. En dehors du canal de mesure les disques obturateurs 4 et 5 présentent. chacun deux canaux angulaires 12 et 13. La partie de ces canaux qui est parallèle à l'axe longitudinal du disque obturateur sort dans les surfaces d'extrémité des disques obturateurs à la même distance périphérique du centre sur le canal de mesure 10. La Partie radiale de ces canaux angulaires sort à la circonférence du disque obturateur où des dispositifs terminaux appropriés sont disposés. Le canal angulaire inférieur est désigné par 13 et est destiné à fournir une quantité mesurée de réactif provenant d'une burette non représentée au disque obturateur inférieur suivant. Le canal angulaire supérieur 12 est destiné à vider le canal de mesure 10 dans le disque obturateur supérieur suivant et à son lavage avec le liquide réactif fourni par le raccord 13.Ceci est représenté aux dessins par une flèche d'arrivée R (réactif et par une flèche de sortie P + R) (échantillon et réactif). Le disque d'extrémité supérieur 3 présente un canal 13 et le disque d'extrémité inférieur un canal 12. La fig. 3 représente une variante de la forme du canal de mesure 10. Outre la possibilité de faire varier le volume du canal de mesure par variation correspondante du diamètre du canal on peut aussi faire varier sa longueur. Cependant, avec un canal de mesure rectiligne, cette possibilité est limitée pour des raisons pratiques. En outre, une fois choisi,le volume n'est plus variable sauf naturellement en alésant le canal de mesure. Suivant un autre développement de l'invention illustré par le disque obturateur supérieur de la fig. 3, on peut en conséquence placer le canal de mesure 10 partiellement à l'extérieur du disque obturateur. Le canal de mesure 10 est divisé en deux canaux partiels 102 et 103 menant des surfaces d' extrémité du disque obturateur vers sa circonférence et qui sont reliés l'un à l'autre à l'extérieur du disque obturateur.Ceci peut être fait soit au moyen d'un raccord permanent ce qui permet de produire de plus grands volumes mesurés que les dimensions du disque obturateur le permettrait autrement, soit au moyen de raccords remplaçables 101 par lesquels on obtient l'avantage supplémentaire que l'on peut faire varier le volume du canal de mesure par un moyen simple et d'adopter ainsi aix nécessités des différents cas. I1 est également possible de cette manière de relier les canaux partiels de différents disques obturateurs les uns aux autres ou à des volumes ou dispositifs d'échantillonnage d'non autre type disposés fixes. Dans la réalisation de la fig. 3, les canaux partiels 102 et 103 disposés sur la circonférence du disque obturateur 5 comportent de petits tubes de communication.On enfile sur ces tubes un tuyau souple 101 en matière plastique ou en caoutchouc comme raccord. Ce tuyau peut hêtre facilement remplacé par un autre de plus grande ou plus faible longueur. Au lieu d'un tuyau souple, d'autres éléments de volumes connus peuvent autre reliés.Le volume d'échantillonnage total est constitué par les volumes des canaux partiels 102 et 103, de tubes de communication possible et du volume du raccord lorsqu'il est emmanché. Les réalisations pré-décrites du canal de mesure peuvent être utilisées pour un ou plusieurs des disques obturateurs et à la fois pour des disques obturateurs fixes et rotatifs. Pour aspirer et mesurer des échantillons, les positions relatives des disques 4 et 5 sont comme indiqué aux fig. 1 et 3, les canaux de mesure 10 et leurs ouvertures étant placés dans le prolongement les uns des autres. La rotation du disque obturateur rotatif 4 est produite du fait que l'arbre rotatif 7 de section triangulaire à la fig. 3, actionnée par le mécanisme rotatif 8 s'engage dans 1'ouverture centrale 14, de section correspondant à celle de l'arbre rotatif, du disque obturateur rotatif, tandis que l'arbre tourne librement à travers le trou central plus grand 21 du disque obturateur fixe 5. Ledisque obturateur fixe 5 et, dans le cas présent, le disque inférieur et les disques d'extrémité supérieurs 3,6 sont reliés l'un à l'autre au moyen d'un tirant 16 en liaison avec le carter fixe du mécanisme rotatif 8, et des goujons d'arrêt 15. La pile du disque 3 à 6 est comprimée par un ressort 20. La fig. 2 illustre un autre développement de l'invention. Sur un côté dans la zone des embouchures des canaux 10, 12 et 13 sur les surfaces d'extrémité, les disques obturateurs présentent une surélévation annulaire 17 entourant leur trou central 14,21 .De cette manière, un meilleur joint est assuré entre les disques obturateurs car la surface de contact entre eux est plus faible. Voir aussi la fig. 3. Cette surélévation annulaire 17 n'est que d'un diYnème de millimètre ou d'une hauteur telle qu'il soit nénagé un très étroit intervalle entre les autres parties des disques obturateurs.Comme le montrent les fig. 2 et 3 une rainure circonférentielle 18 peut être ménagée au pied de cette surélévation 17 et les rainures 18 des divers disques obturateurs sont reliées. entre elles par un canal 19 à pression négative qui s'étend sur le disque d'extrémité supérieur ou le disque d'extrémité inférieur radialement vers l'extérieut pour être relié à une pompe d'aspiration (non représentée). Les canaux à pression négative 18 peuvent aussi être décalés d'environ un demi-tour d'un disque obturateur à l'autre. Cette disposition assure d'une manière avantageuse que la pression négative se produisant dans les canaux de mesure lors de l'aspiration de l'échantillon dans ceuxci ne peut pas donner lieu à l'aspiration d'air dans les canaux de mesure.Ce résultat est obtenu à la fois par la plus faible surface de-contact entre les disques obturateurs, avec un meilleur joint, et du fait que la surélévation est entourée par la rainure 18 à pression négative qui peut compenser ou équilibrer la pression négative produite par l'aspiration dans les canaux de mesure. En même temps, l'effet avantageux est obtenu que tout liquide fuyant entre les disques obturateurs ne tombe pas le long de l'extérieur des disques obturateurs et ne pollue pas l'appareil, mais que ce liquide de fuite passe par les rainures 18 dans le canal à pression négative 19 et est évacué par aspiration. le dispositif fonctionne comme suit Dans la position représentée à la fig. 1 et à la partie inférieure de la fig. 2, l'échantillon P est aspiré de l'Eprouvet- te à réactif 1 par le tube 2, le canal d'aspiration 9, les canaur de mesure 10 et le raccord d'aspiration 11, après quoi les dis ques obturateurs rotatifs 4 sont tournés dans la position de vidage et de balayage représentée au haut de la fig. 2. Chaque canal de mesure 10 vient alors en communication avec le canal angulaire 12, 13, du disque obturateur immédiatement adjacent. Par le canal 13, une quantité prédéterminée de réactif R est prélevée sur la burette de mesure et, par le canal 12, elle chasse le volume de l'échantillon mesuré dans le canal de mesure 10. Ce volume d'échantillon quitte tout d'abord le canal de mesure 10 et le canal 12, puis est conduit par exemple à une éprouvette à réactif indiquée à la fig. 2. L'échantillon P est suivi par la quantité de réactif R qui balaie en mame temps le canal de mesure 10, le canal 12, etc. Ceci peut être suivi par un soufflage à l'air ou au gaz qui assure un vidage complet. Etant donné que le volume de réactif est maintenu beaucoup plus grand que le volume d'échantillon, la quantité d'échantillon qui peut être considérée comme étant incluse dans la dernière goutte vidée (P + R) peut être considérée comme faible au point d'être négligeable. Après vidage, la micro-pipette multiple peut être utilisée immédiatement pour un nouveau prélèvement d'échantillon du meme liquide d'échantillon. Au cours de ce second prélèvement avec le meme liquide d'échantillon moins de liquide perdu peut être nécessaire pour balayer les canaux et l'aspiration peut être limitée à 1 cm environ au-dessus du canal de mesure supérieure 10. oi un nouveau liquide d'échantillon doit être utilisé pour le prélèvement suivant la micro-pipette multiple peut tout d'abord être amenée à la position d'aspiration et titre soufflée pour son balayage par le raccord 11, ce qui fait que le liquide se trouvant dans le canal d'aspiration 9 et le tube 2 est ramené dans le tube à réactif 1 avant que ce dernier soit retiré et remplacé par le nouveau tube à échantillon. De cette manière, on réalise une économie extrêmement importante dans l'utilisation du liquide d'échantillon de cette sorte, ce qui est particulièrement important lorsque l'on ne dispose que de quantité très limitée de ce dernier. L'échantillon ramené du tube 2 et du canal d'aspiration ne produit aucune pollution de l'échantillon se trouvant dans le tube à réactif 1 car il ne peut pas entrer de liquide réactif dans le canal d'aspiration 9 ou le tube 2. Le disque obturateur peut servir en même temps en quelque sorte de soupape pour la pompe qui aspire les échantillons dans la micro-pipette multiple. Ainsi, il n'y a pas besoin de soupape supplémentaire pour cette pompe. Diverses modifications peuvent d'ailleurs être apportées à la réalisation-décrite sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICÂTIONS 1 - Micro-pipette multiple comportant un tube d'aspiration et un dispositif de mesure ainsi qu'un dispositif d'aspiration relié au dispositif de mesure, caractérisé en ce que le dispositif de mesure est composé d'un certain nombre de disques obturateurs (4,5) placés près ou au-dessus les uns des autres. Chaque disque présentant au moins un canal de mesure 10 de volume connu, un raccord d'entrée 13 pour le liquide réactif ou de balayage R et un raccord de sortie 12 pour vider le liquide d'échantillon aspiré et le réactif associé ou liquide de balayage (P + R), en ce que le dispositif de mesure est limité par des disques d'extrémité présentant des canaux d'aspiration au lieu de canaux de mesure et un raccord d'entrée ou de sortie (12,13) comme ci-dessus, en ce qu'un disque obturateur sur deux peut tourner par rapport aux disques obturateurs adjacents et au disque d'extrémité autour d'un axe longitudinal commun,- par quoi les ouvertures des canaux de mesure 10 se trouvant dans le plan de contact entre les disques obturateurs adjacents peuvent être amenées en et hors de prise avec l'un ou l'autre des raccords 12,13 de chaque disque obturateur ou disque d'extrémité adjacent. 2 - Micro-pipette multiple suivant la revendication 1 caractérisée en ce que les disques d'extrémité 7, 6 et un disque obturateur 5 sur deux sont fixes tandis que les autres disques obturateurs 4 sont rotatifs. 3 - nicro-pipette multiple suivant l'une des revendications 1 et 2 caractérisée en ce qu'un disque obturateur sur deux 4 présente un trou central 14 ayant de préférence la même section qu'un arbre rotatif 7 disposé pour être actionné par un mécanisme rotatif 8. 4 - Nicro-pipette multiple suivant l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce qu'un disque obturateur sur deux 5 est relié à un tirant 16 au moyen d'un goujon 15 et présente un trou central de section plus grande que celle de l'arbre rotatif 7. 5 - Nicro-pipette multiple suivant l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que les disques obturateurs 4,5 présentent, au moins sur une surface d'extrémité une surélévation 17 ayant un rayon intérieur plus petit et un rayon extérieur plus grand que respectivement le plus petit et la plus grande distance entre les embouchures des canaux 10, 12, 13 à ladite surface d'extrémité et à l'axe central du disque obturateur associé. 6 - icro-pipette multiple suivant l'une des revendications 1 à 5 caractérisée, en ce que la surélévation 17 est entourée par une rainure 18 reliée par un canal à pression négative 19 à une source de pression négative. 7 - Micro-pipette multiple suivant l'une des revendications 1 à 6 caractérisée en ce que le canal de mesure d'un seul disque obturateur 4,5 contient deux canaux partiels 102, 103 allant des surfaces d'extrémité du disque obturateur à sa circonférence, et en ce que ces canaux partiels sont reliés ou peuvent être reliés l'un à l'autre à l'extérieur du disque obturateur 4,5. 8 - Micro-pipette multiple suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les canaux partiels 102, 103 sont reliés au moyen des raccords remplaçables 101 de volume déterminé. 9 - Micro-pipette multiple suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que chaque disque obturateur comporte plusieurs canaux de mesure 10, 10' et un nombre correspondant de canaux d'entrée et de sortie (12,13). 10 - Nicro-pipette multiple suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que les canaux de mesure peuvent être reliés en parallèle ou en série pour le fonctionnement. 11 - icro-pipette multiple suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que l'aspiration de l'échantillon est effectuée au moyen d'une pompe à piston dont le volume d'aspiration par courses est réglable au volume total des canaux de mesure 10 du canal d'aspiration 9 et du type d'aspiration 2 plus une quantité déterminable de perte pour le balayage.