Brevet FR2895920A1 — publié le 20070713

La présente invention concerne le domaine des pipettes de prélèvement utilisées dans les laboratoires pour prélever des échantillons de liquide de volume déterminé dans un premier récipient, et les transvaser dans un second récipient. Les pipettes de prélèvement comportent normalement un corps à l'extrémité duquel on place un cône de prélèvement jetable à l'intérieur duquel le liquide prélevé est: confiné. Le corps comporte une cavité interne à l'intérieur de laquelle coulisse un piston. Un équipage de commande manuel ou motorisé impose au piston un mouvement ascendant lors des prélèvements et un ~o mouvement descendant lors des transvasements, pour provoquer respectivement l'aspiration du liquide dans le cône et son expulsion hors du cône. La course imposée au piston lors de l'aspiration détermine le volume prélevé. L'utilisateur la règle avant le prélèvement à l'aide d'une molette ou d'une vis de réglage. is Sur les pipettes les plus classiques, le piston et la cavité dans laquelle il se déplace ont L ne forme strictement cylindrique. Leurs sections et la longueur maximale de la course du piston déterminent la plage de volume à prélever accessible. En général, cette plage de volume a une amplitude d'une décade : 10 20 -100pl ou 100 .- 1000pl par exemple, la valeur inférieure étant celle pour laquelle la précisicn du volume prélevé commence à être acceptable. On a conçu des pipettes dites multivolumes permettant de balayer plusieurs telles plages de volume avec une précision satisfaisante dans chacune de ces plages. Les documents SU-A-597 411 et US-A-4 679 446 présentent un 25 premier type de telles pipettes. Leur piston présente une succession de sections de diamètres croissants à partir de l'extrémité inférieure, de même que la cavité de la pipette dans laquelle il progresse. Celle-ci se présente donc sous forme d'une succession de chambres de volumes croissants et isolées les unes des autres par des joins d'étanchéité fixes enserrant le piston. Ces chambres sont 30 chacune connectées à un canal débouchant à divers niveaux de l'extérieur du corps de la pipette=, dans des zones susceptibles de se trouver à l'intérieur du cône de prélèvement lorsque celui-ci est monté. Pour la chambre inférieure de plus petit diamètre, ce canal est constitué par la chambre inférieure elle-même. Des cônes de prélèvement de différentes géométries peuvent être montés sur ces pipettes, de manière à ce que l'utilisateur puisse choisir quel canal ou quels canaux débouchent) à l'intérieur du cône. C'est alors ce canal ou ces canaux qui rendra (rendront) Dpérationnelle(s) la ou les chambres correspondante(s) lors de l'aspiration du liquide, déterminant ainsi dans quelle plage de valeurs la quantité de liquide aspirée pourra se situer. Ces pipettes ont l'inconvénient de nécessiter pour leur emploi des cônes de conceptions particulières, que l'utilisateur doit impérativement avoir à ~o sa disposition. De plus, l'utilisateur n'est pas à l'abri d'une erreur lors du choix du cône. Le document US-A-3 640 434 décrit une pipette multivolumes comportant, comme les précédentes, un piston et des chambres de diamètres croissants. Ici on ne trouve pas de canaux débouchant d'une part à l'extérieur de 15 la pipette et d'autre part dans l'une des chambres, mais un ensemble de canaux latéraux reliant chacun une chambre à un même espace annulaire s'étendant sur la hauteur de la pipette. La rotation d'une bague, effectuée par l'utilisateur, fait se déplacer un joint elliptique à l'intérieur du passage annulaire, de manière à mettre ou non en communication les diverses chambres. On règle ainsi la capacité 20 d'aspiration de la pipette. Ce dispositif est compatible dans son principe avec l'utilisation de cônes standard. Toutefois, il laisse la possibilité d'une erreur de l'opérateur dans le choix de la position de la bague. De plus, il est purement mécanique et se prête mal à une automatisation. Le joint elliptique est une pièce susceptible de s'user ou de se déformer assez rapidement, détériorant ainsi la 25 qualité de l'isolement des canaux les uns par rapport aux autres, donc le bon fonctionnement de la pipette. Enfin, le réglage de la quantité de liquide aspirée nécessite deux opérations successives : la mise en position de la bague ou la vérification de celte position pour choisir la plage de volume adéquate, et le réglage de la course du piston pour déterminer la valeur exacte du volume à 30 pipetter. Le but de l'invention est de proposer une pipette multivolumes plus fiable et plus simple à utiliser que les dispositifs que l'on vient de décrire. A cet Effet, l'invention à pour objet une pipette multivolumes pour le prélèvement de liquide dans un récipient, comportant un piston présentant successivement un nombre n de diamètres différents croissants à partir de son extrémité inférieure, coulissant à l'intérieur du corps de la pipette dans un espace s comportant un nombre n de chambres de diamètres également croissants à partir de l'extrémité inférieure du corps de la pipette, un nombre n de joints d'étanchéité insérés dans la paroi interne du corps de la pipette et enserrant le piston, placés de manière à isoler lesdites chambres les unes des autres et à isoler la chambre supérieure de la partie haute de l'espace intérieur de la pipette, et des moyens ro pour mettre ou non en communication deux chambres successives, caractérisée en ce que lesdits moyens pour mettre les chambres en communication sont commandés électriquement à l'aide d'un module de commande pourvu de moyens actionnables par l'utilisateur pour déterminer quelles chambres seront ou non mises en communication lors du prélèvement de liquide, de manière à définir is n gammes de volume de prélèvement possibles. Lesdits moyens pour mettre ou non en communication deux chambres successives peuvent être des électrovannes à trois voies. Le module de commande peut être intégré à la pipette. Lesdits moyens actionnables par l'utilisateur pour déterminer quelles 20 chambres seront mises en communication lors du prélèvement de liquide peuvent être confondus avec des moyens pour prérégler la quantité de liquide qui sera prélevée. Le module de commande peut comporter au mois un avertisseur lumineux indiquant dans quelle gamme de volume se situera la quantité de 25 liquide prélevée. Les différentes gammes de volume de prélèvement peuvent présenter des recouvrements, lesdits moyens actionnables par l'utilisateur pour déterminer quelles chambres seront mises en communication lors du prélèvement de liquide comportant à la fois au moins un bouton de commande spécialement dédié à 30 cette fonction et lesdits moyens pour prérégler la quantité de liquide qui sera prélevée, et l'utilisateur peut choisir lesquels de ces moyens sont utilisés. CommE' on l'aura compris, l'invention consiste à équiper une pipette multivolumes, du type comportant un piston dont le diamètre augmente par paliers à partir de son extrémité inférieure et coulissant dans des chambres successives de diamètres correspondants, avec un ou des dispositifs s commandés électriquement, tels que des électrovannes de petites dimensions, qui peuvent mettre en communication deux chambres successives. Par rapport à l'art antérieur décrit dans US-A-3 640 434, l'invention présente plusieurs avantages. Elle rend la construction des éléments mécaniques de la pipette ~o globalement plus simple. II n'est plus nécessaire de prévoir un espace annulaire à l'intérieur du corps de la pipette, d'y loger un joint elliptique et de prévoir des organes commandant le déplacement du joint. On diminue ainsi le nombre de pièces constituant le corps de la pipette. Les électrovannes en tant que moyens de commande de la mise en 15 communication des différentes chambres présentent une meilleure fiabilité de fonctionnement qLe le joint elliptique, qui est notamment sujet à des déformations et au vieillissement de son matériau. Elles peuvent être commandables directement par l'utilisateur qui choisit lesquelles vont être en position ouverte ou fermée lors du prélèvement, pour déterminer dans quelle gamme de volume ledit 20 prélèvement aura lieu. A cet effet, on peut prévoir sur le corps de la pipette un ou plusieurs boutons de commande spécialement dédiés à cette fonction. Toutefois, la solution préférée consiste à faire commander les électrovannes par le même dispositif électronique qui permet à l'utilisateur de présélectionner la quantité de liquide qui sera pipettée. Ainsi, par exemple dans 25 le cas où la pipette comporte trois gammes possibles de prélèvement correspondant chacune à une chambre et, donc, deux électrovannes susceptibles de mettre en communication les première et deuxième chambres et les deuxième et troisième chambres respectivement, ces gammes peuvent être réparties comme suit : 30 - 1 à 10 pl, correspondant à l'utilisation la première chambre, pour laquelle les deux électrovannes doivent être fermées ; - 10 à '100 pl, correspondant à l'utilisation des première et deuxième chambres, pour laquelle la première électrovanne doit être ouverte et la deuxième fermée ; - 100 à 1000 pl, correspondant à l'utilisation des trois chambres, pour s laquelle les deux électrovannes doivent être ouvertes. L'utilisal:eur actionne le bouton ou la molette qui lui permet de régler la valeur du volume à pipetter de manière à choisir cette valeur. Celle-ci s'affiche, par exemple, sur un écran qui peut être intégré à la pipette elle-même. Selon la valeur choisie, les moyens électroniques réalisent la fermeture ou l'ouverture des io électrovannes qui permettent de l'obtenir. Cette fermeture/ouverture peut être réalisée soit de manière simultanée au choix du volume à pipetter, soit être programmée pour avoir lieu au moment du prélèvement lui-même. De cette façon, l'opérateur n'a pas à se préoccuper du choix des électrovannes qui doivent rester ouvertes ou fermées. Il lui suffit, en un seul 15 geste, de choisir Ils volume de liquide qu'il désire pipetter, et l'électronique de la pipette commande elle-même les électrovannes en conséquence. Prévoir des moyens électromécaniques de mise en communication des différentes chambres, au lieu de moyens purement mécaniques comme dans US-A-3 640 434, rend possible et aisée une telle simplification de l'utilisation de la pipette. Elle apporte 20 une sécurité et un confort d'utilisation notablement améliorés par rapport à l'art antérieur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, donnée en référence aux figures annexées 1 à 3, qui schématisent la partie basse d'une pipette multivolumes selon l'invention et son module de commande, 25 la pipette étant vue en section longitudinale sur chaque figure dans l'un des trois états qu'elle peul prendre, selon le volume de liquide à pipetter choisi par l'utilisateur. Les figures 1 à 3 représentent les divers états d'une pipette selon l'invention, dont on schématise la partie inférieure 1 et le module de commande 30 2. Celui-ci peut être totalement intégré à la pipette, ou être constitué par un dispositif externe auquel la pipette est raccordée. La partie inférieure 1 de la pipette se termine classiquement par une portion tronconique sur laquelle, avant chaque prélèvement de liquide, peut être emmanché un cône de prélèvement jetable (non représenté). Cette pipette est du type auquel s'applique l'invention, c'est-à-dire du type multivolumes permettant de réaliser des pipettages dans trois gammes de volumes dites décades , à savoir, dans l'exemple décrit et représenté, 1 û 10 pI, 10 û 100 pl et 100 û 1000 pl. A cet effet, le piston 3 présente successivement trois diamètres croissants Dl, D2, D3 à partir de son extrémité inférieure, définissant sur le piston 3 trois sections 4, 5 et 6 respectivement. Le piston 3 coopère, lors de ses io déplacements longitudinaux assurés classiquement par un équipage de commande non représenté, avec trois chambres 7, 8, 9 de l'espace intérieur de la pipette, de diamètres également croissants à partir de l'extrémité inférieure de la pipette. La première chambre 7 est isolée de la deuxième chambre 8 par un premier joint d'étanchéité 10 inséré dans la paroi interne du corps de la pipette, 15 qui enserre le piston 3 sur sa première section 4 La deuxième chambre 8 est isolée de la troisième chambre 9 par un deuxième joint 11 qui enserre le piston 3 sur sa deuxième section 5. La troisième chambre 9 est isolée de la partie haute de l'espace intérieur de la pipette par un troisième joint 12 qui enserre le piston 3 sur sa troisième section 6. 20 Selon l'invention, deux électrovannes à trois voies 13, 14 permettent de mettre ou non en communication les première et deuxième chambres 7, 8 (première électrovanne 13) et les deuxième et troisième chambres 8, 9 (deuxième électrovanne 14). De telles électrovannes, dont les dimensions peuvent être par exemple de l'ordre de 1 x 2 cm, existent dans le commerce. Par 25 exemple, la Société LEE COMPANY en commercialise sous la référence LHDA 053 1115H. Comme elles sont d'un type connu en lui-même, elles ne seront décrites que relativement succinctement dans ce qui suit. A cet effet, la première électrovanne 13 a sa première voie 15 débouchant dans la première chambre 7, sa deuxième voie 16 débouchant dans 30 la deuxième charibre 8 et sa troisième voie 17 débouchant à l'extérieur de la pipette. La pièce mobile 18 de l'électrovanne 13 comporte sur sa périphérie un évidement annulaire 19 encadré par deux joints toriques 20, 21. Ils sont placés de telle manière que : - lorsque la pièce mobile 18 est dans la position de la figure 1 correspondant à la position fermée de l'électrovanne 13, les deuxième et troisième voies 16, 17 sont mises en communication et la première voie 15 est isolée ; - et lorsque la pièce mobile 18 est dans la position de la figure 2 et de la figure 3 correspondant à la position ouverte de l'électrovanne 13, les première et deuxième voies 15, 16 sont mises en communication et la troisième io voie 17 est isolée. La deuxième électrovanne 14 a, de même, sa première voie 22 débouchant dans la deuxième chambre 8, sa deuxième voie 23 débouchant dans la troisième chambre 9 et sa troisième voie 24 débouchant à l'extérieur de la pipette. Sa pièce mobile 25 comporte un évidement annulaire 26 encadré par is deux joints toriques 27, 28. Elle fonctionne de la même façon que la première électrovanne 13 pour mettre ou non en communication soit la deuxième et la troisième voies 23, 24 (position fermée, voir figures 1 et 2), soit la première et la deuxième voie 22, 23 (position ouverte, voir figure 3). Les électrovannes peuvent être disposées à l'intérieur ou à l'extérieur 20 du corps de la pipette. La seule contrainte est que leurs troisièmes voies 23, 24 débouchent sur le milieu extérieur pour pouvoir servir d' évent aux chambres 8, 9 susceptibles d'être inutilisées lors du prélèvement, pour la raison qui sera vue plus loin. Le module de commande 2, dans l'exemple représenté, comporte les 25 éléments principaJx suivants : - une alimentation électrique 29 qui alimente la première électrovanne 13 lorsqu'un interrupteur 30 est en position fermée et la deuxième électrovanne 14 lorsqu'un interrupteur 31 est en position fermée, de manière à fermer l'électrovanne 13, 14 correspondante ; 30 - une molette 32 que l'utilisateur fait tourner autour de son axe 33 pour prérégler la quantité de liquide qu'il désire pipetter ; - un dispositif électronique 34 connecté à la molette 32 et qui, d'une part, transmet à des moyens d'affichage, symbolisés par une aiguille 35 et un cadran 36, la valeur de la quantité de liquide choisie, et, d'autre part, commande les interrupteurs 30, 31 pour que les électrovannes 13, 14 soient ouvertes ou fermées. Ce peut être ce même dispositif électronique 34 qui commande les déplacements du piston 3 lors des prélèvements et des expulsions de liquide, si la pipette est une pipette motorisée. Avantageusement, des avertisseurs lumineux 37, 38, 39 indiquent à ~o l'opérateur sur quelle décade la pipette est réglée. Ils peuvent être d'une même couleur ou de couleurs différentes, par exemple assorties à des couleurs associées aux cônes de prélèvement qu'il convient d'utiliser pour la décade sélectionnée. On limite ainsi les risques d'erreur de l'opérateur dans le choix du cône. Ces couleurs peuvent être portées par les cônes eux-mêmes ou par leur is emballage. La figui-e 1 représente le cas où la décade inférieure 1 û 10 pl est sélectionnée, ce que manifeste l'allumage de l'avertisseur 37. Les deux interrupteurs 30, 31 sont fermés et les deux électrovannes 13, 14 sont alimentées de manière à être toutes deux en position fermée. Dans ces conditions, seule la 20 première chambre 7 est opérationnelle, et le déplacement du piston 3 s'effectuera, lors du prélèvement, de façon à aspirer un volume de liquide situé dans la gamme 1 û 10 pl. Les deux autres chambres 8, 9 sont, elles, mises en communication avec le milieu extérieur par l'intermédiaire des deuxièmes 16, 23 et troisièmes 17, 24 voies des électrovannes 13, 14. De cette façon, les 25 mouvements du piston 3 lors du prélèvement n'entraîneront pas de variations de pression dans les chambres non opérationnelles 8, 9, variations qui seraient susceptibles de perturber le fonctionnement de la pipette. La figure 2 représente le cas où la décade médiane 10 û 100 pl est sélectionnée, ce que manifeste l'allumage de l'avertisseur 38. L'interrupteur 30 30 est ouvert, ce qui place la première électrovanne 13 en position ouverte. L'interrupteur 31 est fermé, et la deuxième électrovanne 14 est donc en position fermée. Dans ces conditions, les deux premières chambres 7, 8 communiquent entre elles par l'intermédiaire de la première électrovanne 13, et sont toutes deux seules opérationnelles, de façon à autoriser une aspiration de liquide dans la gamme 10 û 100 pI. La troisième chambre 9 est, elle, en communication avec l'extérieur par l'intermédiaire de la deuxième électrovanne 14. La figure 3 représente le cas où la décade supérieure 100 û 1000 pI est sélectionnée, ce que manifeste l'allumage de l'avertisseur 39. Les deux interrupteurs 30, 2,1 sont ouverts, ce qui place les deux électrovannes 13, 14 en position ouverte. Dans ces conditions, les chambres 7 et 8 d'une part et 8 et 9 d'autre part communiquent et sont toutes opérationnelles, de façon à autoriser ~o une aspiration de liquide dans la gamme 100 û 1000 pI. Lorsque les électrovannes 13, 14 sont commandées de façon automatique en fonction du volume à pipetter choisi par l'utilisateur, et que ce volume correspond à une limite entre deux gammes (10 ou 100 pl dans l'exemple précédent), le dispositif électronique 34 de la pipette peut choisir de préférence, 15 pour une meilleure précision, la configuration pour laquelle le plus petit nombre d'électrovannes 1 14 sont ouvertes. Si les électrovannes 13, 14 sont commandées de façon manuelle par l'utilisateur on peut prévoir la possibilité d'un certain recouvrement entre les différentes gammes, par exemple 1 û 11 pI, 9 - 110 pI, 90 û 1000 pI. On peut 20 aussi prévoir un lei recouvrement des gammes même lorsque la pipette est conçue pour travailler normalement en mode automatique. En effet, il peut parfois être utile, lors d'une série de prélèvements, de travailler de part et d'autre d'une limite de basculement avec sensiblement la même précision sur le volume pipetté. Pour cela il faut que tous les prélèvements soient effectués avec la 25 même section de piston 3 fonctionnelle. Par exemple : - si on doit effectuer des prélèvements de 90 à 150 pl avec la même précision pour tous, on préférera effectuer les prélèvements de 90 à 100 pI dans les mêmes conditions d'ouverture des électrovannes 13-14 que pour les prélèvements de 100 à 150 pI ; 30 - si on doit effectuer des prélèvements de 70 à 110 pI avec la même précision pour tous, on effectuera de préférence les prélèvements de 100 à 110 lo pl dans les mêmes conditions d'ouverture des électrovannes 13, 14 que pour les prélèvements de 70 à 100 pl. Cela peut être réalisable même sur une pipette où la gestion de l'ouverture des é ectrovannes 13, 14 est automatique, si on prévoit la possibilité 5 pour l'utilisateur de débrayer cet automatisme et de pouvoir piloter lui-même l'ouverture et la fermeture des électrovannes 13, 14 en autorisant une plage de volume élargie par rapport à la plage de volume en fonctionnement automatique. Par exemple, si IEi plage de volume s'étend de 10% à 100% du volume maximal en fonctionnement automatique, on peut l'élargir à la plage 9% -110% en ~o fonctionnement manuel. Ce qui vient d'être décrit n'est qu'un exemple non limitatif, auquel des variantes pourront être apportées, notamment les suivantes. Le nombre de plages de volumes sélectionnables peut être différent de trois. Il peut être de deux, quatre ou davantage. De manière générale, pour un 15 nombre n de plages de volumes, il faudra utiliser n- 1 électrovannes. Les électrovannes à trois voies 13, 14 peuvent être remplacées par tous autres dispositifs fonctionnellement équivalents, pourvu que ceux-ci puissent être commandés électriquement. Cela permet de réaliser cette commande d'une manière fiable et simple à utiliser, de préférence en commandant ou 20 programmant l'ouverture ou la fermeture de ces dispositifs à l'aide des moyens de sélection de la quantité de liquide à pipetter, tels que la molette 32 ou tout autre dispositif analogue. Les multiples indicateurs lumineux 37, 38, 39 ne sont évidemment pas obligatoires, et peuvent être aussi remplacés par un indicateur à LED unique à 25 plusieurs couleurs. L'invention s'applique à toutes sortes de pipettes dont l'équipage de commande est actionné manuellement ou par un moteur. REVENDICATIONS 1. Pipette multivolumes pour le prélèvement de liquide dans un récipient, compor7:ant un piston (3) présentant successivement un nombre n de diamètres différents (D1, D2, D3) croissants à partir de son extrémité inférieure, coulissant à l'intérieur du corps de la pipette dans un espace comportant un nombre n de chambres (7, 8, 9) de diamètres également croissants à partir de l'extrémité inférieure du corps de la pipette, un nombre n de joints d'étanchéité (10, 11, 12) insérés dans la paroi interne du corps de la pipette et enserrant le io piston (3), placés de manière à isoler lesdites chambres (7, 8, 9) les unes des autres et à isole- la chambre supérieure (9) de la partie haute de l'espace intérieur de la pipette, et des moyens pour mettre ou non en communication deux chambres (7, 8, 9) successives, caractérisée en ce que lesdits moyens pour mettre les chambres (7, 8, 9) en communication sont commandés électriquement 15 à l'aide d'un module de commande (2) pourvu de moyens actionnables par l'utilisateur pour déterminer quelles chambres (7, 8, 9) seront ou non mises en communication lors du prélèvement de liquide, de manière à définir n gammes de volume de prélèvement possibles. 2. Pipette selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits 20 moyens pour mettre ou non en communication deux chambres (7, 8, 9) successives sont des électrovannes à trois voies (13, 14). 3. Pipe.:te selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le module de commande (2) est intégré à la pipette. 4. Pipette selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que 25 lesdits moyens actionnables par l'utilisateur pour déterminer quelles chambres (7, 8, 9) seront mises en communication lors du prélèvement de liquide sont confondus avec des moyens (32, 34) pour prérégler la quantité de liquide qui sera prélevée. 5. Pipette selon la revendication 4, caractérisée en ce que les 30 différentes gammes de volume de prélèvement présentent des recouvrements, en ce que lesdits moyens actionnables par l'utilisateur pour déterminer quelles chambres (7, 8, 9) seront mises en communication lors du prélèvement de liquidecomportent à la fois au moins un bouton de commande spécialement dédié à cette fonction et lesdits moyens (32, 34) pour prérégler la quantité de liquide qui sera prélevée, et en ce que l'utilisateur peut choisir lesquels de ces moyens sont utilisés. 6. Pipette selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le module de commande (2) comporte au mois un avertisseur lumineux (37, 38, 39) indiquant dans quelle gamme de volume se situera la quantité de liquide prélevée.