Brevet FR2672870A1 — publié le 19920821

DISPOSITIF D'INJECTION D'UN FLUIDE DANS UN RECIPIENT RECEPTEUR L'invention concerne un dispositif d'injection d'un fluide dans un récipient récepteur rempli de fluide et, en particulier un dispositif pour échange volumique, neutre à l'égard de l'environnement et sans aucune perte, entre des gaz et/ou des liquides dans des conditions extrêmes, par exemple en apesanteur dans un laboratoire spatial. Pour la conservation des cellules et des tissus on utilise un liquide fixateur De tels fixateurs sont généralement toxiques de sorte qu'ils ne doivent pas pénétrer dans l'at mosphère environnante En outre, il faut un dosage très précis du liquide fixateur. A partir du document US 4 564 054, on connaît un dispositif de transfert pour transférer des liquides, d'un récipient, dans un second récipient obturé par une membrane, dispositif dans le cas duquel une unité d'injection est munie de deux aiguilles qui sont disposées l'une à côté de l'autre et qui transpercent simultanément la membrane L'une des aiguilles est reliée à la seringue tandis que l'autre aiguille est reliée à l'atmosphère par l'intermédiaire d'un filtre pour la mise à l'atmosphère. Lorsque l'on injecte le liquide dans le second récipient, l'air qui sort de ce récipient est évacué dans l'environnement Le système ne convient donc pas pour un échange volumique sansaucune perte. L'invention a pour but d'améliorer un dispositif d'injection d'un fluide dans un récipient récepteur rempli de fluide, comportant une seringue dont l'aiguille peut transpercer une membrane du récipient récepteur, la seringue étant un composant d'une unité d'injection qui présente une seconde aiguille qui peut transpercer une seconde membrane du récipient récepteur, ainsi que d'améliorer un récipient récepteur pour emploi dans un tel dispositif, de façon que, dans un système clos, soit possible un échange volumique, neutre à l'égard de l'environnement et sans aucune perte, dans des conditions d'isolation complète à l'égard de l'environnement. Selon l'invention, on atteint ce but par le fait que la seconde aiguille est reliée à u N espace de débordement qui est étanche à l'égard de l'environnement, qui est disposé près de la seringue et qui est couplé avec celle-ci par un dispositif de couplage, et par le fait que l'espace de débordement est relié, par l'intermédiaire d'un canal, avec l'espace cylindrique qui se trouve derrière le piston de la seringue, de sorte que, lors du mouvement du piston de la seringue, l'espace de débordement croît sensiblement dans la mesure dont décro It le volume du fluide contenu dans la seringue. Le récipient récepteur est caractérisé parle fait qu'il présente un espace récepteur et un espace de débordement qui en est séparé par une cloison, par le fait que l'espace récepteur est obturé par une membrane et l'espace de débordement, par une seconde membrane, et par le fait qu'en un endroit de la cloison éloigné des membranes disposées l'une à côté de l'autre se trouve un passage qui relie l'espace récepteur avec l'espace de débordement. Dans le cas du dispositif conforme à l'invention, on prévoit une unité d'injection qui, en dehors d'une seringue avec une première aiguille pour transpercer une première membrane du récipient récepteur, présente un espace de débordement qui peut être rempli par l'intermédiaire d'une seconde aiguille prévue pour transpercer une seconde membrane du récipient récepteur. L'unité d'injection sert donc d'une part pour l'injection, mais d'autre part aussi pour recevoir le fluide refoulé hors du récipient récepteur, aussi bien l'injection que la réception du fluide refoulé se faisant avec isolation complète à l'égard de l'environnement. Le dispositif conforme à l'invention convient en particulier pour emploi en apesanteur dans un laboratoire spatial Le récipient récepteur s'y remplit complètement d'un fluide, de préférence d'un liquide Ce liquide, refoulé hors du récipient récepteurs est repris par l'espace de débordement de l'unité de fixation Un cas d'application possible du dispositif conforme à l'invention concerne la conservation de cellules et de tissus, contenus dans le récipient récepteur dans un liquide, par addition d'un liquide fixateur qu'à partir de l'unité d'injection on injecte dans le récipient récepteur en quantité dosée avec précision. Le volume de l'espace de débordement croît dans la même màesure que celle dont décroît, lors de la sortie du contenu de la seringue, le volume du cylindre de la seringue qui contient le liquide à injecter, déduction faite du volume de la tige de piston. La descente du piston de la seringue crée derrière celui-ci une dépression, ce qui favorise l'échange du liquide Ce volume total est entièrement étanche à l'égard de 1 ' environnement de sorte qu'aucun des deux fluides ne peut parvenir dans l'environnement. De préférence, l'unité d'injection forme un appareil autonome qui, avant son accrochage sur le récipient récepteur, est garanti à l'égard d'une manoeuvre intempestive Dans l'unité d'injection, les deux aiguilles sont logées de façon à ne pas être accessibles de l'extérieur De préférence, elles sont disposées cachées derrière des cloisons élastiques, auto-obturables (cloisons médicinales) dénommées ci- dessous de façon générale membranes, et l'on peut accrocher l'unité d'injection au récipient récepteur ou à une enceinte extérieure entourant ce récipient Pour manoeuvrer l'unité d'injection, on fait avancer un dispositif de couplage, qui relie le cylindre de la seringue à un tube coulissant, ce qui fait que les deux aiguilles traversent les membranes respectives pour pénétrer dans l'espace récepteur. Lorsqu'ensuite on fait sortir le contenu de la seringue en faisant avancer le piston, l'espace de débordement, qui reçoit le liquide refoulé hors de l'espace de réception, croît. Le dispositif conforme à l'invention convient pour tout type d'échange volumique sans aucune perte, par exemple pour gaz/gaz, gaz/liquide, et liquide/liquide Les liquides et les gaz sont désignés ici, de façon générale,en résumé sous le nom de fluides. Le dispositif est étudié en particulier pour emploi en apesanteur, par exemple en laboratoire spatial, mais il peut également s'employer dans le champ de la pesanteur terrestre ou sous d'autres conditions de pesanteur. On explique ci-dessous en détail un exemple de réalisation de l'invention en se référant aux dessins. La figure 1 est une coupe longitudinale du dispositif, et La figure 2 est une vue latérale de l'unité d'injection, partiellement en coupe. Le dispositif est constitué de l'unité d'injection 10 et de l'unité réceptrice 11 L'unité réceptrice 11 est de son côté constituée du récipient récepteur 12 conçu entièrement clos et de l'enceinte extérieure 13 qui l'entoure et qui représente un récipient clos également étanche aux germes à l'égard de l'environnement. L'unité d'injection 10 présente un dispositif de guidage 14 qui c o m p o r t e deux alésages de guidage parallèles 15, 16 et qui présente, à sa paroi frontale avant 17, deux embouts de guidage 18, 19 que l'on peut insérer, sans risque de confusion, dans des réceptacles de guidage correspondants de l'enceinte extérieure 13, pour pouvoir accrocher l'unité d'injection à l'unité réceptrice 11 dans une position définie Les alésages de guidage 15, 16 sont ouverts à leur extrémité arrière. L'alésage de guidage 15 sert à guider la seringue 20 qui est constituée du cylindre 21 et du piston 22 et qui contient un liquide 23 dans l'espace limité par le piston 22 De la paroi frontale avant du cylindre de seringue 21 fait saillie une première aiguille creuse 24 qui, lorsque la seringue est en rétraction, se termine dans l'embout de guidage 18 L'embout de guidage 18 contient une membrane intérieure 25 et une membrane extérieure 26 qui enferment un espace creux Lorsque la seringue 20 est en rétraction, la pointe de l'aiguille creuse 24 se trouve dans cet espace creux. Dans l'alésage de guidage 16, dont le diamètre est sensiblement inférieur à celui de l'alésage de guidage 15, est guidé un tube coulissant 27 qui est ouvert vers l'extrémité arrière et de la paroi frontale avant duquel fait saillie la seconde aiguille 28 Lorsque le tube coulissant 27 est en rétraction, la pointe avant de la seconde aiguille 28 se trouve dans un espace creux qui est limité par les deux membranes 29 et 30 contenues dans l'embout de guidage 19. Les extrémités, ouvertes vers l'arrière, du cylindre de seringue 21 et du tube coulissant 27 sont reliées l'une à l'autre, mécaniquement et avec étanchéité au fluide, par un dispositif de couplage 31 La liaison fluidique des espaces intérieurs du cylindre de seringue 21 et du tube coulissant 27 est assurée par un canal 32 qui traverse le dispositif de couplage et qui relie l'espace intérieur 27 a du tube coulissant 27 avec l'espace cylindrique arrière 33 du cylindre de seringue 21 Le dispositif de couplage 31 est un capuchon qui obture les extrémités arrière de l'espace intérieur 27 a et de l'espace cylindrique arrière 33 La tige 34 du piston de seringue 22 passe par un perçage de ce capuchon, le passage étant rendu étanche au moyen de garnitures d'étanchéité annulaires A la tige de piston 34 peut se fixer, de façon amovible, une tige de manoeuvre 35 qui par exemple se visse dans l'extrémité de la tige de piston et qui a le même diamètre que la tige de piston de sorte qu'elle peut glisser, avec étanchéité, dans le perçage du dispositif de couplage Dans l'état, représenté sur les dessins, dans lequel le piston de seringue 22 se trouve à l'extrémité arrière du cylindre de seringue 21, une partie de la tige de piston 34 sort du di sp os it if de couplage 31 et, à la place de la tige de manoeuvre 35, à l'extrémité arrière de la tige de piston 34 est fixé un élément de retenue 36 sous forme d'une vis moletée qui s'appuie contre la face extérieure du dispositif de couplage 31 Grâce à l'élément de retenue 36, le piston de seringue 22 est fixé dans sa position d'extrémité arrière dans le cylindre de seringue 21. Pour la fixation de la seringue 20 dans la position d'extrémité arrière par rapport au dispositif de guidage 14 servent d'une part un écarteur 37, qui s'étend entre l'extrémité arrière du dispositif de guidage 14 et le dispositif de couplage 31, et, d'autre part, un dispositif de maintien 38, sous forme d'un tirant qui relie le dispositif de couplage 31 avec le dispositif de guidage 14 et qui limite le mouvement, vers l'arrière, du dispositif de couplage 31, tout en autorisant un mouvement vers l'avant, depuis la position d'extrémité arrière. L'enceinte extérieure 13 contient une membrane 40 qui est alignée axialement avec la membrane 26 et peut être transpercée par la première aiguille 24, ainsi qu'une membrane 41 qui est alignée avec la membrane 30 et peut être transpercée par la seconde aiguille 28 Derrière la membrane 40 se trouve une tubulure de remplissage 42 du récipient récepteur 12 Cette tubulure de remplissage 42 contient une autre membrane 43 Une autre membrane 44 est prévue dans l'alignement des membranes 29, 30 et 41 de la paroi supérieure du récipient récepteur 12. Cette membrane 44 peut être transpercée par la seconde aiguille 28. Le récipient récepteur 12 présente, dans l'alignement axial de la membrane 44, un espace de débordement 45 sous forme d'un alésage séparé de l'espace récepteur 46 par une cloison 47. L'espace de débordement 45 est relié à l'espace récepteur 46 par un passage 48 qui se trouve à l'extrémité de l'espace récepteur 46 opposée à la tubulure de remplissage 42. Lorsque l'on pose l'unité d'injection 10 sur l'unité réceptrice 11 de la façon représentée sur la figure-l, elle se fixe sur l'unité réceptrice par le dispositif d'accrochage 50. Le dispositif d'accrochage 50 est constitué d'une vis, que l'on peut faire tourner en faisant tourner le dispositif de manoeuvre 51 en forme de bouton moleté, pour accrocher l'unité d'injection à l'unité réceptrice 11 et l'en décrocher. Le dispositif décrit travaille comme suit. L'espace récepteur 46 et l'espace de débordement 45 sont remplis de liquide De même l'espace de la seringue situé en avant du cylindre 21 est complètement rempli d'un liquide fixateur 23 On accroche l'unité d'injection 10 sur l'unité réceptrice 11 de la façon présentée On enlève l'écarteur 37, de sorte que le dispositif est prêt à fonctionner. Pour injecter le liquide 23 dans le récepteur 46, on fait avancer le dispositif de couplage 31 en direction de l'unité réceptrice 11 De ce fait les pointes des aiguilles 24 et 28 transpercent les membranes extérieures 26 et 30 du dispositif de guidage 14, tout en étant guidées par les membranes intérieures et 29 Les pointes des deux aiguilles transpercent alors simultanément les membranes 40 et 41 de l'enceinte extérieure 13 et, en continuant à avancer, la première aiguille 24 transperce alors tout d'abord la membrane 43 du récipient récepteur 12 puis l'aiguille 28 transperce la membrane 44 du récipient récepteur. On enlève l'élément de retenue 36 et on le remplace par la tige de manoeuvre 35 En faisant avancer la tige de manoeuvre , on fait avancer le piston de seringue 22 dans le cylindre de seringue 21, ce qui fait que le liquide 23 est injecté dans l'espace récepteur 46 à travers la première aiguille 24 De l'espace récepteur 46, du liquide est refoulé, par le passage 48, dans l'espace de débordement 45 et de là, le liquide refoulé passe, par la seconde aiguille 28, dans l'espace intérieur 27 a du tube coulissant 27 et finalement, par le canal 32, dans l'espace cylindrique arrière 33 L'espace cylindrique arrière 33 croit dans la mesure dans laquelle le liquide est refoulé hors de l'espace cylindrique avant. Les alésages de guidage 15 et 16 sont un peu plus grands que le diamètre extérieur du cylindre de seringue 21 et du tube coulissant 27, de sorte que l'air contenu dans les alésages de guidage peut s'échapper lors de l'avance du dispositif de couplage 31. L'espace intérieur 27 a du tube coulissant 27 peut contenir soit un gaz (air) soit un liquide Du fait que le volume de cet espace intérieur 27 a est constant, le bilan volumique ne se modifie pas lors de la sortie du contenu de la seringue 20 Il est important que, lors de l'avance du piston de seringue 22, l'espace cylindrique arrière 33 mette à disposition un volume supplémentaire qui soit sensiblement identique aux volumes injectés du liquide 23. L'injection terminée, on rentre les aiguilles en faisant reculer à nouveau le dispositif de couplage 31 dans le dispositif de guidage 14 de l'unité d'injection 10, les pointes des aiguilles 24 et 28 sortant tout d'abord d e S membranes 43 et 44, ce qui racle les gouttes sur les pointes des aiguilles Puis on sépare l'unité d'injection 10 d'avec l'unité réceptrice 11 En continuant à les sortir, on racle à nouveau, libres de gouttes, les pointes des aiguilles contre les membranes 40 et 41 On détache le dispositif d'accrochage 50 en faisant tourner le dispositif de manoeuvre 51 On sort alors l'unité d'injection 10 d e l'enceinte extérieure 13 et on la range. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'injection d'un fluide dans un récipient récepteur ( 12) rempli de fluide, comportant une seringue ( 20) dont l'aiguille ( 24) peut transpercer une membrane ( 43) du récipient récepteur ( 12), la seringue ( 20) étant un composant d'une unité d'injection qui présente une seconde aiguille ( 28) qui peut transpercer une seconde membrane ( 44) du récipient récepteur ( 12), dispositif caractérisé par le fait que la seconde aiguille ( 28) est reliée à un espace de débordement ( 27 a) qui est étanche à l'égard de l'environnement, qui est disposé près de la seringue ( 20) et qui est couplé avec celle-ci par un dispositif de couplage ( 31), et par le fait que l'espace de débordement ( 27 a) est relié, par l'intermédiaire d'un canal ( 32), avec l'espace cylindrique ( 33) qui se trouve derrière le piston ( 22) de la seringue ( 20), de sorte que, lors du mouvement du piston ( 22) de la seringue, l'espace de débordement ( 27 a) croît sensiblement dans la mesure d o N t d e c r o il t le volume du fluide contenu dans la seringue ( 20). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la seconde aiguille ( 28) est fixée à un tube coulissant ( 27) qui est relié avec le cylindre ( 21) de la seringue par l'intermédiaire du dispositif de couplage ( 31) de façon telle que la première aiguille ( 24) et la seconde aiguille ( 28) peuvent avancer ensemble pour passer, de l'unité d'injection ( 10), dans le récipient récepteur ( 12). 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le récipient récepteur ( 12) est entièrement entouré par une enceinte extérieure ( 13) et par le fait que l'unité d'injection ( 10) présente un dispositif de guidage ( 14) qui peut se relier au récipient récepteur ( 12) et dans lequel sont guidés linéairement en coulissement le cylindre ( 21) de la seringue et le tube coulissant ( 27). 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'est prévu un écarteur amovible ( 37) qui appuie la seringue ( 20) contre le dispositif de guidage ( 14) et empêche la seringue d'avancer. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait que le dispositif de guidage ( 14) comporte des alésages de guidage ( 15,16) pour le cylindre ( 21) de la seringue et pour le tube coulissant ( 27) et qu'à son extrémité tournée vers l'enceinte extérieure ( 13), il est obturé par des dispositifs à membrane ( 25,26; 29,30) qui sont alignés avec les aiguilles ( 24,28) et peuvent être transpersés. 6 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'unité d'injection ( 10) est reliée, par un dispositif d'accrochage ( 50) décrochable, avec une unité réceptrice ( 11) qui forme ou contient le récipient récepteur ( 12). 7 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le piston ( 22) de la seringue présente une tige de piston ( 34) qui est reliée, de façon amovible, avec une tige de manoeuvre ( 35) et qui, lorsque le piston ( 22) de la seringue se trouve en position rétractée, passe à travers le dispositif de couplage ( 31), et par le fait qu'il est prévu un élément de retenue ( 36) qui est à fixer sur la tige de piston ( 34) à la place de la tige de manoeuvre ( 35) et qui s'appuie contre la face extérieure du dispositif de couplage ( 31). 8 Récipient récepteur pour emploi dans le cas d'un dispositif conforme à l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le récipient récepteur ( 12) présente un espace récepteur ( 46) et un espace de débordement ( 45) qui en est séparé par une cloison ( 47), par le fait que l'espace récepteur ( 46) est obturé par une membrane ( 43) et l'espace de débordement ( 45), par une seconde membrane ( 44), et par le fait qu'en un endroit de la cloison ( 47) éloigné des membranes ( 43,44) disposées l'une à côté de l'autre se trouve un passage ( 48) qui relie l'espace récepteur ( 46) a l'espace de débordement ( 45). il 9 Récipient récepteur selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les membranes ( 43,44) sont disposées à des hauteurs différentes.