Brevet FR3004258A1 — publié le 20141010

SYSTEME DE PIPETAGE A COMMANDE ET REGLAGE DE VOLUME AMELIORES DESCRIPTION La présente invention se rapporte au domaine du pipetage à déplacement d'air. Elle concerne plus particulièrement un dispositif de commande de pipetage et de réglage d'un volume à prélever. L'invention s'applique à tous les différents types de système de prélèvement, à savoir en particulier les pipettes, manuelles ou motorisées, ainsi que les automates. Les pipettes, également dénommées pipettes de prélèvement, pipettes de laboratoire ou encore pipettes de transfert de liquide, constituent une application privilégiée. Elles sont destinées au prélèvement et à la dispense de liquide dans des récipients ou similaires. Les pipettes manuelles sont destinées à être tenues en main par un opérateur durant les opérations de prélèvement et de dispense de liquide, ces opérations étant réalisées par mise en mouvement d'un bouton de commande obtenue par l'application d'une pression axiale sur ce même bouton. La pression axiale appliquée au bouton de commande est transmise à un piston de la pipette, qui subit un déplacement axial et provoque un déplacement d'air conduisant aux opérations de prélèvement et de dispense. Pour les pipettes motorisées, si les ordres de course de prélèvement et de course de dispense sont également commandés par l'actionnement d'un bouton, le déplacement du piston s'effectue en revanche sous l'action d'un moteur piloté par un dispositif électronique. Sur les pipettes manuelles, pour pouvoir adapter la quantité de volume à pipeter, il est généralement prévu des moyens de réglage de ce volume. En actionnant ces moyens, la position initiale du piston est déplacée, et la course de pipetage du piston s'en trouve modifiée. Aussi, durant les opérations de pipetage, le déplacement du bouton de commande à effectuer par l'opérateur n'est pas le même lorsque le volume à prélever change. Il peut en découler des problèmes de confort de pipetage, en particulier pour les courses faibles associées aux prélèvements de petits volumes de liquide. Sur les pipettes motorisées et les automates, les déplacements d'amplitude variable de l'organe de commande, qui sont fonction du volume à prélever, complexifient les moteurs et leurs systèmes électroniques de commande. Aussi, quel que soit le type de système de pipetage à déplacement d'air, il existe un besoin d'optimisation de son dispositif de commande de pipetage et de réglage du volume à prélever. Pour ce faire, l'invention a pour objet un dispositif de commande de pipetage et de réglage d'un volume à prélever, pour système de pipetage à déplacement d'air, ledit dispositif comprenant : - un organe de commande de pipetage déplaçable en translation ; - des moyens d'actionnement rotatifs couplés à l'organe de commande de sorte qu'un déplacement en translation de ce dernier provoque une rotation des moyens d'actionnement selon un premier axe de rotation ; - un organe de liaison monté mobile à coulissement sur les moyens d'actionnement, l'organe de liaison étant destiné à être raccordé à un piston du système de pipetage ; - des moyens de réglage du volume à prélever ; - des moyens rotatifs définissant, pour l'organe de liaison, un chemin de guidage en forme de spirale, lesdits moyens rotatifs étant couplés auxdits moyens de réglage de sorte que l'actionnement de ces derniers provoque une rotation des moyens rotatifs selon un second axe de rotation parallèle au premier axe et sur lequel est centré le chemin de guidage en spirale, cette rotation conduisant simultanément à un déplacement relatif de l'organe de liaison le long du chemin de guidage en spirale, et à un coulissement de l'organe de liaison relativement auxdits moyens d'actionnement. L'invention est remarquable en ce qu'elle prévoit la mise en oeuvre d'un chemin de guidage de l'organe de liaison en forme de spirale, adapté pour le réglage du volume à prélever tout en permettant de conserver une course de pipetage constante, quel que soit le volume prélevé. Dans le cas d'une pipette manuelle, cela améliore le confort de pipetage puisque l'opérateur peut répéter la même course de pipetage pour tous les volumes prélevés. Dans le cas d'une pipette motorisée ou d'un automate, en raison de la course de pipetage identique pour tous les volumes, les moteurs et leurs systèmes électroniques de commande mis en oeuvre pour le déplacement de l'organe de commande de pipetage peuvent être simplifiés. Il en découle avantageusement un gain sur le coût du système de pipetage. Enfin, la forme de spirale du chemin guidant l'organe de liaison permet à celui-ci de décrire un mouvement sensiblement circulaire qui est particulièrement fiable, et peu sujet aux erreurs et aux risques de blocage. Elle permet également de conférer une grande précision de pipetage au système. De préférence, lesdits moyens d'actionnement comprennent un secteur denté coopérant avec une crémaillère pratiquée sur l'organe de commande de pipetage. D'autres moyens d'accouplement peuvent néanmoins être envisagés, comme des moyens de friction, sans sortir du cadre de l'invention. De préférence, lesdits moyens d'actionnement comprennent un doigt pourvu d'une rainure dans laquelle l'organe de liaison est monté à coulissement. De préférence, l'organe de liaison est un pion. De préférence, lesdits premier et second axes de rotation sont sensiblement confondus. Alternativement, ils pourraient rester parallèles, à distance l'un de l'autre, sans sortir du cadre de l'invention. De préférence, lesdits moyens de réglage du volume sont rotatifs. De préférence, les moyens de réglage comprennent une vis sans fin coopérant avec une denture hélicoïdale prévue sur les moyens rotatifs. Ces moyens de réglages sont distincts de l'organe de commande, même si des conceptions imbriquant ces deux éléments peuvent être retenues, par exemple en les agençant coaxialement l'un autour de l'autre. De préférence, en position haute de l'organe de commande, l'axe de coulissement de l'organe de liaison est parallèle à un axe de translation de l'organe de commande. En d'autres termes, lors de l'actionnement des moyens de réglage du volume, le coulissement de l'organe de liaison relativement auxdits moyens d'actionnement s'effectue selon un axe parallèle à l'axe de translation de l'organe de commande, qui est généralement parallèle à l'axe de coulissement du piston du système de pipetage. De préférence, le passage de la position haute de l'organe de commande à sa position basse provoque une rotation des moyens d'actionnement selon un angle sensiblement égal à 180°. Un angle inférieur est bien entendu envisageable, sans sortir du cadre de l'invention. De préférence, le chemin de guidage présente un nombre de spires supérieur ou égal à deux, et encore plus préférentiellement supérieur ou égal à quatre. Néanmoins, d'autres possibilités peuvent être envisagées, comme une spire unique, voire une spire incomplète. De préférence, les moyens rotatifs prennent la forme d'un disque au sein duquel est pratiqué, de manière débouchante ou traversante, le chemin de guidage en spirale. L'invention a également pour objet un système de pipetage à déplacement d'air, comprenant un dispositif de commande de pipetage et de réglage d'un volume à prélever tel que décrit ci-dessus. De préférence, le système de pipetage comporte un piston monté à coulissement ainsi que des moyens de raccordement du piston audit organe de liaison. De préférence, des moyens du type lame ou tige élastique sont retenus, mais tout autre moyen peut être envisagé, permettant de transmettre le mouvement en spirale de l'organe de liaison se déplaçant dans le chemin en spirale, en un mouvement de coulissement du piston lors du pipetage. Il peut par exemple s'agir alternativement d'une ou plusieurs bielles articulées. De préférence, le système est une pipette, manuelle ou motorisée, comportant une partie haute formant poignée équipée de l'organe de commande en forme de tige à l'extrémité de laquelle est prévu un bouton de commande. Alternativement, le système de pipetage est un automate. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. La description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ; - la figure 1 représente une vue en perspective d'une pipette de prélèvement à déplacement d'air, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention ; - la figure 2 représente une vue schématique en coupe de la pipette montrée sur la figure 1; - la figure 3 représente une vue en perspective du dispositif de commande de pipetage et de réglage du volume à prélever de la pipette montrée sur les figures précédentes ; - la figure 4 représente une vue agrandie d'une partie du dispositif de la figure précédente ; - les figures 5a et 5b montrent la pipette dans différents états successifs au cours d'une opération de pipetage ; et - les figures 6a et 6b sont des vues analogues à celles des figures 5a et 5b, avec la pipette réglée pour prélever un volume de liquide différent. En référence tout d'abord à la figure 1, il est représenté une pipette de prélèvement 1 à déplacement d'air à actionnement manuel, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention. Dans toute la description qui va suivre, les termes « haut » et « bas » sont à considérer avec la pipette maintenue à la verticale, en position de pipetage ou proche de cette même position. Sur la figure 1, il est représenté la pipette 1 tenue par la main 2 d'un opérateur, qui, à l'aide de son pouce 4, actionne la pipette pour engendrer la dispense d'un liquide qui a préalablement été aspiré. Plus précisément, la pipette 1 comprend une poignée 6 formant corps supérieur de la pipette, poignée de laquelle débouche un organe de commande de pipetage 10 en forme de tige portant à son extrémité haute, en position de pipetage, un bouton de commande 12 dont la partie supérieure est destinée à subir la pression du pouce de l'opérateur. A titre indicatif, il est noté qu'un écran d'affichage (non représenté) peut être prévu sur la poignée 6. De même, comme cela sera mentionné ci-après, des moyens de réglage du volume à prélever sont aussi accessibles à l'opérateur sur cette poignée 6. Sous la poignée 6, la pipette 1 comporte une partie basse 14 amovible, qui se termine vers la bas par un embout porte-cône 16 recevant un consommable 18, également dénommé cône de prélèvement. De manière connue, après le pipetage, le cône peut être éjecté mécaniquement par un éjecteur 20 dont le bouton d'actionnement 22 se trouve par exemple en saillie sur le dessus de la poignée, à proximité du bouton de commande 12. Sur la figure 2, il est montré schématiquement la pipette 1, avec son dispositif 30 de commande de pipetage et de réglage du volume à prélever, intégré à la poignée 6. Ce dispositif 30, spécifique à la présente invention, sera décrit de manière détaillée ci-après. Il est également montré le piston 50 de la pipette, qui permet de générer le déplacement d'air nécessaire aux opérations de prélèvement. Le piston 50 est mobile à coulissement selon un axe vertical 26, dans une chambre d'aspiration 52 définie à l'intérieur de la partie basse 14. L'axe 26 correspond à l'axe longitudinal de la pipette, sur lequel sont centrés un nombre élevé de composants, ainsi que le cône 18. En référence conjointement aux figures 2 à 4, il est montré le dispositif 30 de commande de pipetage et de réglage du volume à prélever. Le dispositif comporte tout d'abord l'organe de commande 10 en forme de tige, déplaçable en translation relativement à la poignée 6, selon un axe de translation 25 parallèle à l'axe 26. A son extrémité basse, la tige 10 présente une crémaillère 10a. Le dispositif 30 comporte également des moyens d'actionnement rotatifs 32, montés à rotation relativement à la poignée 6 selon un premier axe de rotation 34 de préférence orthogonal aux axes 25, 26. Les moyens 32 présentent un secteur denté 36 engrenant avec la crémaillère 10a, comme cela est notamment visible sur la figure 3. Par conséquent, une translation de la tige 10 selon l'axe 25 entraîne une rotation des moyens 32 selon l'axe 34. Ici, le secteur 36 correspond à un secteur de disque d'environ 180°. Les moyens 32 comportent également un doigt 38 solidaire en rotation du secteur 36, le doigt étant agencé dans un plan orthogonal au premier axe de rotation 34 et s'étendant selon une direction interceptant ce même axe 34. Comme cela est visible sur la figure 4, le doigt 38 est équipé d'une rainure droite 40 s'étendant selon la direction longitudinale de ce doigt. Au sein de la rainure 40, un organe de liaison 42 en forme de pion est monté libre à coulissement. Le pion 42 est prévu pour être raccordé au piston 50 afin de lui appliquer les mouvements de montée/descente nécessaires aux opérations de pipetage. Pour ce faire, il est prévu une tige ou lame élastique 44 dont l'extrémité haute est montée sur le pion 42, et dont l'extrémité basse est montée sur l'extrémité haute du piston 50. Le dispositif 30 comporte également des moyens de réglage du volume à prélever. Il s'agit de moyens rotatifs pourvus d'une vis sans fin 54 prolongée par un arbre 56 à l'extrémité duquel se trouve un bouton de réglage 58 distinct du bouton de commande de pipetage 12. Le bouton de réglage 58 est commandable depuis l'extérieur de la poignée 6. Ces moyens de réglage sont agencés selon un axe 60 orthogonal à chacun des axes 34, 26. Enfin, le dispositif 30 comprend des moyens rotatifs 62 en forme globale de disque définissant, pour l'organe de liaison, un chemin de guidage 64 en forme de spirale. Le chemin 64 prend alors la forme d'une rainure ou d'une gorge débouchante ou traversante, dans laquelle le pion 42 est guidé. A cet égard, le diamètre du pion est sensiblement identique à la largeur de la rainure/gorge s'étendant en forme de spirale, de préférence en spirale d'Archimède. Le nombre de spires du chemin 64 est par exemple compris entre 2 et 6. Cette spirale est centrée sur un second axe de rotation 66, qui est de préférence sensiblement confondu avec le premier axe de rotation précité. Cet axe 66 correspond à celui du disque 62 qui s'inscrit donc dans un plan parallèle aux axes 25, 26. Le disque 62 présente à sa périphérie 68 une denture hélicoïdale (non représentée) engrenant avec la vis sans fin 54. De ce fait, le disque est couplé aux moyens de réglage du volume de sorte que l'actionnement en rotation de ces derniers provoque une rotation du disque 62 selon le second axe de rotation 66. Sur les figures 5a et 5b, il est représenté une partie de la pipette 1 dans différents états au cours d'une opération de descente du piston 50. Cette opération de descente est celle réalisée antérieurement au prélèvement de liquide, ou bien correspond à l'opération de dispense de liquide réalisée après le prélèvement. Pour accomplir une telle opération, l'opérateur actionne le bouton de commande 12 pour provoquer la descente de la tige 10. Au cours de cette descente, l'engrènement entre la crémaillère 10a et le secteur denté 36 entraîne la rotation des moyens 32 selon l'axe 34. Au cours de cette rotation entretenue par la descente de la tige 10, il se produit simultanément un déplacement relatif du pion 42 le long du chemin de guidage en spirale 64 prévu sur le disque 62 restant fixe, ainsi qu'un coulissement de ce pion dans la rainure 40. Ce coulissement est nécessaire pour faire face à l'évolution progressive du diamètre de la spire dans laquelle le pion 42 est guidé au cours de l'opération de descente. Au cours de la descente de la tige de commande 10, le pion 42 se déplace le long du chemin 64 en partant d'un point haut par rapport au corps de pipette, vers un point bas, en adoptant une trajectoire en spirale. De ce fait, durant la descente, le pion 42 s'écarte également de l'axe 26 sur lequel il était initialement placé avec la tige de commande en position haute, ce qui conduit la lame 44 à se déformer élastiquement en flexion. Cette lame entraîne alors le mouvement de coulissement vers le bas du piston 50. Dans le mode de réalisation représenté, une course complète de descente du piston est obtenue par une course complète vers le bas de la tige de commande 10, entraînant la rotation du secteur denté 36 sur un angle d'environ 180°. Aussi, à la fin de la course de descente, le pion 42, après s'être écarté de l'axe 26, revient en position basse en étant à nouveau agencé sur ce même axe. Durant cette course, le pion 42 chemine donc le long d'une demi-spire de la spirale 64. La remontée des équipements s'effectue ensuite de façon classique, en relâchant le bouton de commande 12 et sous l'effet de ressorts de rappel (non représentés). Cette remontée, opérée par exemple pour le prélèvement de liquide, est alors suivie par une nouvelle course vers le bas servant à la dispense du liquide prélevé. Sur les figures 6a et 6b, il est également représenté la pipette 1 respectivement au début et à la fin d'une opération de descente du piston, mais avec un volume de prélèvement différent. Pour adapter le volume, il est procédé à la rotation du bouton de réglage 58, conduisant à une rotation du disque 62 avec les moyens d'actionnement 32 restant fixes. Ici encore, cette rotation conduit simultanément à un déplacement relatif du pion 42 le long du chemin de guidage en spirale 64, et à un coulissement de ce pion dans la rainure 40. Au cours de ce coulissement, le pion a alors tendance à être déplacé vers le haut ou vers le bas en fonction du sens de rotation, en entraînant avec lui le piston 50 dont la position haute varie selon la même amplitude. Il est de préférence prévu qu'en position haute de l'organe de commande 10 tel que cela est représenté sur la figure 6a, l'axe de coulissement 70 du pion 42 soit sensiblement confondu avec l'axe 26. Cet axe 70, correspondant à la direction longitudinale de la rainure 40, est ainsi agencé de sorte que l'actionnement du bouton de réglage 58 conduise le pion 42 à se déplacer le long d'un diamètre vertical de la spirale, en restant sur l'axe 26. A titre d'exemple indicatif, sur la figure 6a, le réglage représenté est obtenu grâce à deux tours entiers du disque 62 par rapport à la position de prélèvement de volume maximal représentée sur la figure 2. Aussi, lors d'une opération de descente réalisée à partir du réglage de la figure 6a, une course complète de la tige de commande 10 conduit les moyens d'actionnement 32 à pivoter sur environ 180°, tout comme dans chacune de toutes les autres positions de réglage du volume à prélever. Le pion 42 se déplace ainsi le long du chemin 64 en partant d'un point haut par rapport au corps de pipette, vers un point bas, en adoptant une trajectoire en spirale qui l'écarte de l'axe 26 avant de le retrouver au point bas, comme montré sur la figure 6b. Dans l'exemple représenté sur les figures 6a et 6b, la rotation d'environ 180° du pion 42 s'effectuant plus proche de l'axe de rotation 34 que dans la configuration représentée sur les figures 5a et 5b, le déplacement de ce pion 42 et du piston 50 selon l'axe 26 est inférieur. Cela permet ainsi de prélever un volume de liquide moins important. L'invention permet ainsi avantageusement de prélever de manière fiable et précise des volumes de liquide différents, tout en conservant une course de pipetage sensiblement identique. Il est noté que le dispositif 30 décrit ci-dessus peut présenter un aspect débrayable, permettant la mise en oeuvre d'une opération de purge de la pipette après la dispense. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs. En particulier, l'invention peut être appliquée à une pipette motorisée ou à un automate pour lesquels le déplacement en translation de l'organe de commande s'effectue via un moteur.10 REVENDICATIONS1. Dispositif (30) de commande de pipetage et de réglage d'un volume à prélever, pour système de pipetage à déplacement d'air (1), ledit dispositif comprenant : - un organe de commande de pipetage (10) déplaçable en translation ; - des moyens d'actionnement rotatifs (32) couplés à l'organe de commande de sorte qu'un déplacement en translation de ce dernier provoque une rotation des moyens d'actionnement (32) selon un premier axe de rotation (34) ; - un organe de liaison (42) monté mobile à coulissement sur les moyens d'actionnement (32), l'organe de liaison étant destiné à être raccordé à un piston (50) du système de pipetage ; - des moyens de réglage (54) du volume à prélever ; - des moyens rotatifs (62) définissant, pour l'organe de liaison (42), un chemin de guidage (64) en forme de spirale, lesdits moyens rotatifs (62) étant couplés auxdits moyens de réglage (54) de sorte que l'actionnement de ces derniers provoque une rotation des moyens rotatifs (62) selon un second axe de rotation (66) parallèle au premier axe et sur lequel est centré le chemin de guidage en spirale (64), cette rotation conduisant simultanément à un déplacement relatif de l'organe de liaison (42) le long du chemin de guidage en spirale (34), et à un coulissement de l'organe de liaison (42) relativement auxdits moyens d'actionnement (32). 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens d'actionnement (32) comprennent un secteur denté (36) coopérant avec une crémaillère (10a) pratiquée sur l'organe de commande de pipetage (10). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel lesdits moyens d'actionnement (32) comprennent un doigt (38) pourvu d'une rainure (40) dans laquelle l'organe de liaison (42) est monté à coulissement. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'organe de liaison (42) est un pion. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits premier et second axes de rotation (34, 66) sont sensiblement confondus. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits moyens de réglage du volume (54) sont rotatifs. 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel les moyens de réglage comprennent une vis sans fin (54) coopérant avec une denture hélicoïdale (68) prévue sur les moyens rotatifs (62). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, en position haute de l'organe de commande (10), l'axe de coulissement (70) de l'organe de liaison (42) est parallèle à un axe de translation (25) de l'organe de commande (10). 9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel le passage de la position haute de l'organe de commande (10) à sa position basse provoque une rotation des moyens d'actionnement (32) selon un angle sensiblement égal à 180°. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le chemin de guidage (64) présente un nombre de spires supérieur ou égal à deux, et encore plus préférentiellement supérieur ou égal à quatre. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens rotatifs (62) prennent la forme d'un disque au sein duquel est pratiqué, de manière débouchante ou traversante, le chemin de guidage en spirale (64). 12. Système de pipetage (1) à déplacement d'air comprenant un dispositif (30) de commande de pipetage et de réglage d'un volume à prélever selon l'une quelconque des revendications précédentes. 13. Système de pipetage selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte un piston (50) monté à coulissement ainsi que des moyens de raccordement (44) du piston audit organe de liaison (42). 14. Système de pipetage selon la revendication 12 ou la revendication 13, caractérisé en ce qu'il est une pipette (1), manuelle ou motorisée, comportant une partie haute formant poignée (6) équipée de l'organe de commande (10) en forme de tige à l'extrémité de laquelle est prévu un bouton de commande (12). 15. Système de pipetage selon la revendication 12 ou la revendication 13, caractérisé en ce qu'il est un automate.