Brevet FR2623283A1 — publié le 19890519

Dispositif pour délivrer une dose prédéterminée d'un liquide La présente invention concerne un dispositif pour délivrer une dose prédéterminée de liquide. On sait que, pour effectuer une analyse de laboratoire, il est souvent nécessaire de disposer dans un récipient une dose prédéterminée d'une substance liquide, telle que du sérum ou un réactif. Pour cela on utilise couramment une pipette graduée à l'aide de laquelle on prélève par aspiration une certaine quantité de liquide; puis on laisse couler par gravité la quantité de liquide prédéterminée. Lorsque la dose à délivrer est très faible, cette méthode présente l'inconvénient d'être imprécise. Jusqu'à present on ne sait pas mesurer à quelques pour cent près des doses inférieures à 100 microlitres. La présente invention a pour but de mettre en oeuvre un dispositif permettant de délivrer des doses beaucoup plus faibles, de l'ordre de 5 microlitres à 10 microlitres, à un pour cent près, afin d'économiser les quantités de sérum et de réactifs nécessaires aux analyses. La présente invention a pour objet un dispositif pour délivrer une dose prédéterminée d'un liquide caractérisé par le fait qu'il comporte - une pipette constituée d'une tige au bout de laquelle est fixée un élément sensiblement sphérique formé d'une demi-sphère creuse fermée par une cloison diamétrale et définissant ainsi un volume correspondant à ladite dose prédéterminée, ladite demi-sphère étant complétée par une portion de calotte sphérique largement ouverte vers l'extérieur formant une chambre d'entrée pour le liquide et présentant en outre une ouverture périphérique vers l'extérieur et une ouverture dans ladite cloison la mettant en communication avec ledit volume calibré, ces deux ouvertures étant éloignées du centre de ladite demi-sphère, - des moyens mécaniques pour maintenir l'extrémité libre de ladite tige de manière que la pipette se trouve soit dans une première position de remplissage-calibrage, soit dans une seconde position de vidage, ces deux positions correspondant à deux positions inclinées de ladite cloison diamétrale symétriques par rapport à un plan vertical, - des moyens mécaniques pour entraîner à grande vitesse ladite pipette en rotation autour d'un axe vertical, qu'elle soit dans ladite première ou ladite seconde position, la demi- sphère étant plus éloignée de l'axe de rotation que ladite chambre d'entrée dans ladite première position, et inversement pour ladite seconde position. -2- Selon un mode de réalisation, lesdits moyens mécaniques pour maintenir l'extrémité libre de la pipette sont formés d'un support à partie supérieure plane sur laquelle viennent prendre appui alternati- vement deux tiges dont l'une au moins est commandable et qui permettent le basculement dudit support autour d'un axe horizontal. La vitesse de rotation autour dudit axe vertical est telle que l'on obtienne des forces centrifuges suffisantes pour un liquide de viscosité donnée. Ledit élément sensiblement sphérique est réalisé en métal ou en matière plastique. Ledit volume correspondant à ladite dose prédéterminée est de l'ordre de 5 microlitres à 10 microlitres. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront au cours de la description suivante d'un mode de réalisation donné à titre illustratif mais nullement limitatif. Dans le dessin annexé: - la figure 1 est une vue en perspective de l'extrémité de la pipette selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe transversale passant par le centre de la sphère de la pipette et perpendiculaire à l'axe xx' de la figure 1, - la figure 3 est une vue schématique en élévation semi-coupée de l'ensemble formé par la pipette et son montage, - les figures 4A et 4B montrent schématiquement la phase de remplissage de la pipette, - les figures SA et 5B montrent schématiquement la phase de calibrage de la pipette, - les figures 6A et 6B montrent schématiquement la phase de vidage de la pipette. On voit dans les figures 1 et 2 l'extrémité de la pipette 1 selon l'invention. Elle présente globalement la forme d'une sphère dont un quart environ aurait été enlevé. Plus précisément elle comprend une demi-sphère creuse 2 fermée par une cloison diamétrale 3 définissant ainsi un volume intérieur 4 calibré. La face intérieure 5 de la cloison 3 est située dans un plan diamétral de la demi-sphère 2, mais si l'on souhaite réaliser un volume intérieur plus grand ou plus petit que le volume 4, cette face peut être légèrement décalée par rapport à ce plan diamétral. Une portion de calotte sphérique creuse 6 définit une chambre - 3 de recueil 7 pour le liquide à calibrer; elle est adjacente à la cloison 3, largement ouverte sur l'extérieur au niveau de sa face 8, et présente deux petites ouvertures. Une première ouverture 11 est visible dans le plan de la figure 2, qui est un plan de symétrie diamétral pour l'extrémité de la pipette 1, orthogonal à l'axe x x' de la figure 1; cette première ouverture est située de préférence le plus loin possible du centre de la sphère, et met en communication le volume 4 et la chambre de recueil 7. Une seconde ouverture 12, visible également dans le plan de la figure 2 et éloignée de l'axe de la sphère, met en O10 communication la chambre de recueil 7 avec l'extérieur. La pipette selon l'invention comporte en outre une tige 10 centrée sur l'axe x x' et fixée, comme indiqué sur la figure, partiellement sur la face extérieure de la demi-sphère 2 et partiellement sur la face -extérieure de la portion de calotte sphérique 6. A titre d'exemple, cette pipette peut être réalisée en métal usiné, tel que l'acier inoxydable, ou en matière plastique moulée. Lorsque la pipette est réalisée en métal, son extrémité peut être obtenue à partir de deux pièces, la demi-sphère creuse 2 d'une part et la cloison 3 avec la portion de calotte sphérique 6 d'autre part, ces deux pièces pouvant être solidarisées dans la zone référencée 13 par soudure au laser, ou tout autre procédé équivalent. Les dimensions sont par exemple: Rayon de la sphère (2,6): 1,683 mm Epaisseur des parois de la sphère (2,6) et de la cloison diamétrale 3: 1, 7 mm Diamètre de la première ouverture ll: 0,4 mm Diamètre de la seconde ouverture 12: 0,2 mm. Pour pouvoir définir aisément la position de la pipette de la figure 1 par rapport à son support, on la repère à l'aide du plan 50 passant par sa face 5.et l'axe x' x. Si l'axe x' x est vertical, on retrouve la trace de ce plan 50 dans la figure 3 car il est orthogonal au plan de la figure 3. La pipette 1 est susceptible de prendre deux positions symétriques par rapport au plan 50. Une première position 51, ou position de remplissagecalibrage, et une deuxième position 52, ou position de vidage. Ces deux positions sont obtenues par rotation autour d'un axe 54 situé dans le plan 50, suivant la flèche 53, rotation obtenue par - 4 - l'intermédiaire de moyens que l'on va voir plus en détail ci-dessous. Le dispositif mécanique associé à la pipette et qui est illustré schématiquement dans la figure 3 comprend un bâti fixe 20 sur lequel est fixé un moteur 21 d'axe 22, destiné à entraîner en rotation autour d'un axe vertical z z' correspondant à la trace du plan 50 dans la figure 3, un bloc 23. A la partie inférieure de ce bloc est fixé le support 24 de la pipette 1 présentant une face supérieure plane 28 en contact avec deux tiges d'appui 25 et 26. La tige 25 logée dans le bloc 23 est en appui permanent sur la face 28 grâce à un ressort 27. Il maintient la pipette 1 dans la position 51 illustrée en traits pleins. La tige 26 peut prendre une autre position verticale grâce à une commande d'un électro-aimant 30 dans le sens de la flèche 31, qui l'entraîne dans le sens de la flèche 32 par l'intermédiaire d'un bras 33, elle fait alors basculer le support 24 autour de l'axe 54 et la pipette 1 se trouve dans la position 52 représentée en traits pointillés. L'ensemble du bloc 23 avec ses tiges 25 et 26 tourne autour de l'axe z z'. Le contact entre la tige 26 et le bras 33 est maintenu grâce à la coopération d'une couronne 37 avec un rouleau 38. A titre d'exemple, la vitesse de rotation autour de l'axe z z' est de 7000 tours/minute; l'angle entre le plan 50 et les plans 51'et 52 est de l'ordre de 3 degrés. Le dispositif selon l'invention fonctionne de la façon suivante: Dans la figure 4A-4B on a représenté schématiquement en 4A un récipient 60 contenant un liquide 61 o est plongée l'extrémité de la pipette 1 dans la position 51 de la figure 3. Elle est entraînée en rotation autour de l'axe z z' dans le sens des aiguilles d'une montre schématisé par la flèche 62. Grâce à la force centrifuge très importante agissant sur le liquide 61, ce dernier s'introduit dans la chambre 7 et remplit le volume intérieur 4 en passant par l'ouverture 11 (voir figure 4B). On constate que la présence de la chambre 7 permet de canaliser le liquide 61 vers cette ouverture, tout en évitant les turbulences devant elle, et crée une surpression facilitant l'introduction du liquide dans le volume 4. Il faut remarquer qu'aucun orifice supplémentaire n'est nécessaire pour l'évacuation de l'air. Dans la phase illustrée dans les figures SA et 5B,.on sort la pipette 1 du liquide 61 (flèche 63) tout en continuant à la faire - 5- tourner dans le sens 62 autour de l'axe z z'. Il en résulte un vidage par l'orifice 12 du liquide 61 contenu dans la chambre 7 (flèche 65) et d'une évacuation des gouttelettes minuscules 66 qui auraient pu se trouver sur la surface extérieure de la pipette 1. La pipette isole ainsi en volume 4 calibré de liquide 61; c'est la phase de calibrage. Dans les figures 6A et 6B, la pipette est disposée au-dessus d'un récipient 70 destiné à recevoir le liquide 61. Elle se trouve alors dans la seconde position référencée 52 dans la figure 3 et est à nouveau soumise à une rotation à grande vitesse autour de l'axe z z' dans le même sens 62 que pour l'opération antérieure. Il en résulte un vidage du volume 4 (flèches 71) par l'ouverture 12 et la chambre 7. A titre d'exemple la vitesse de rotation autour de l'axe z z' est de 7000 tours/minute. Bien entendu cette vitesse doit être adaptée à la viscosité du liquide considéré. Les moyens décrits permettant de faire basculer la pipette entre deux positions 51 et 52 peuvent bien entendu être remplacés par des moyens équivalents. REVENDICATIONS - 1/ Dispositif pour délivrer une dose prédéterminée d'un liquide, caractérisé par le fait qu'il comporte - une pipette constituée d'une tige au bout de laquelle est fixée un élément sensiblement sphérique formé d'une demi-sphère creuse fermée par une cloison diamétrale et défiàissant ainsi un volume correspondant à ladite dose prédéterminée, ladite demi-sphère étant complétée par une portion de calotte sphérique largement ouverte vers l'extérieur formant une chambre d'entrée pour le liquide et présentant en outre une ouverture périphérique vers l'extérieur et une ouverture dans ladite cloison la mettant en communication avec ledit volume calibré, ces deux ouvertures étant éloignées du centre de ladite demi-sphère, - des moyens mécaniques pour maintenir l'extrémité libre de ladite tige de manière que la pipette se trouve soit dans une première position de remplissage-calibrage, soit dans une seconde position de vidage, ces deux positions correspondant à deux positions inclinées de ladite cloison diamétrale symétriques par rapport à un plan vertical, des moyens mécaniques pour entrainer à grande vitesse ladite pipette en rotation autour d'un axe vertical, qu'elle soit dans ladite première ou ladite seconde position, la demi- sphère étant plus éloignée de l'axe de rotation que ladite chambre d'entrée dans ladite première position, et inversement pour ladite seconde position. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens mécaniques pour maintenir l'extrémité libre de la pipette sont formés d'un support à partie supérieure plane sur laquelle viennent prendre appui alternativement deux tiges dont l'une au moins est commandable et qui permettent le basculement dudit support autour d'un axe horizontal. 3/ Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la vitesse de rotation autour dudit axe vertical est telle que l'on obtienne des forces centrifuges suffisantes pour un liquide de viscosité donnée. 4/ Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit élément sensiblement sphérique est réalisé en métal ou en matière plastique. / Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit volume correspondant à ladite dose prédéterminée est de l'ordre de 5 microlitres à 10 microlitres.