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Perfectionnements aux seringues à pistons multiples et procédés de véhiculation et de mesure de fluides mettant en oeuvre de telles seringues.
L'invention a pour objet des seringues à pistons multiples portés par une même tige.
L'invention concerne également diverses applica- tions de telles seringues à l'aspiration,à la mesure,au mélange et à la distribution de fluides.
On est souvent amené à effectuer des mélanges de fluides dans des proportions bien déterminées, ou à mettre sélectivement en communication deux conduits de deux groupes différents de conduits,ou à mesurer de façon très précise de très petites quantités de fluides ou encore à rincer un,conduit déterminé, dans lequel a été aspiré un premier fluide, au moyen d'un second fluide, afin d'éli- miner toute trace dudit premier fluide, ou enfin à distribuer des fluides différents avec un même système
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distributeur sans que ces fluides soient en contact avec ce système.
Les seringues à pistons multiples portés par la même tige selon l'invention permettent d'effectuer faci- lement et automatiquement ces différentes opérations.
Les seringues conformes à l'invention sont essen- tiellement caractérisées en ce qu'elles comportent, à l'intérieur d'un ou de plusieurs corps de seringues cylin- driques dans lesquels débouchent une pluralité de conduits, une pluralité de pistons portés par une même tige.
Les corps de seringue peuvent, suivant les appli- cations, avoir une section constante sur toute leur lon- gueur ou comporter plusieurs parties de sections diffé- rentes, des pistons de diamètres correspondants se déplaçant alors dans chacune desdites parties.
Il est connu qu'en déplaçant des pistons solidaires les uns des autres dans un tube de section constante et où débouchent latéralement une pluralité de conduits, il est possible de mettre en communication sélective ces conduits latéraux les uns avec les autres.
L'invention a pour objet des applications des seringues à pistons multiples définies ci-dessus autres que cette application bien connue. ,
Diverses formes d'exécution de l'invention et des procédés mettant en oeuvre de telles seringues seront décrits ci-après, à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés. Sur ces dessins :
La figure 1 est une vue schématique d'une première forme d'exécution de la seringue à piston multiples selon l'invention, appliquée à la distribution en proportions définies de différents fluides.
La figure 2 illustre une variante de cette forme CI. , exécution.
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Les figures 3, 4 et 5 sont des vues schématiques de trois variantes d'une micro seringue conforme à l'in- vention, permettant d'aspirer de très faibles quantités d'un fluide,
La figure 6 représente schématiquement une autre forme de réalisation'de la seringue conforme à l'invention, permettant de mettre sélectivement et successivement une pluralité de conduits en communication avec la chambre d'une seringue ou un système distributeur.
La figure 7 est une vue schématique d'un système utilisable en combinaison avec une seringue selon l'invention en vue de distribuer une pluralité de réactifs avec une seule et même chambre de seringue.
La figure 8 illustre, dans son principe, un procédé pour la mesure de quantités déterminées de fluides.
La figure 9 illustre une forme de mise en oeuvre de ce procédé utilisant des seringues conformes à l'in- vention.
Dans la forme de réalisation de l'invention représentée sur la figure 1, le corps de seringue 16 n'a pas une section constante sur toute sa longueur, Mais comporte plusieurs parties cylindriques accolées, 16a, 16b... 16n, de sections différentes, à l'intérieur desquelles se meuvent des pistons 17 a, 17 b... 17 n, de diamètres correspondants. Des conduits 18a, 18b... 18n débouchent à la base de chacune de ces parties. Il est clair qu'en raison des différences de section qui existent entre les différentes parties du corps 16, les volumes aspirés ou refoulés dans chacune des chambres de la seringue par les conduits 18a... 18n le sont dans des proportions constantes.
Entrent également dans le cadre de l'invention
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des seringues de ce type, dans lesquelles un, plusieurs, ou la totalité des pistons sont constitues par des ensembles monoblocs tiges-pistons. C'est le cas par exemple de la seringue représentée sur la figure 2.
Cette seringue comporte un corps 21 de section uniforme ou non, à l'intérieur duquel des joints 12 et 13 limitent des chambres 24,25 et 26, dans lesquelles se déplacent des tiges-pistons 27, 28,29, de diamètres différents, entraînées par une même tige 30. Dans leur partie centrale les joints 22 et 23 comportent une découpe, de diamètre égal respectivement à celui des tiges-pistons 27 et 28, de manière à assurer un libre déplacement de celles-ci. Dans les chambres 24,25 et 26 débouchent respectivement des conduits 31, 32, 33, qui permettent d'aspirer ou refouler des quantités proportionnelles de fluides.
Entrent également dans le cadre de l'invention des seringues de ce type où le corps de seringue n'est plus unique mais multiple, les tiges des pistons circu- lant dans chacun des corps étant portées par un même ensemble monobloc, de manière'que les déplacements de ces pistons soient ainsi rigoureusement identiques.
La seringue représentée sur la figure 3 comporte un corps de seringue S,1, présentai deux parties, 41a et 41b, dans lesquelles se déplacent deux pistons 42a et 42b, de diamètres correspondants, portés par une même tige 43. Dans la partie 41a débouche un conduit 44. Dans la partie 41b débouche un conduit 45. La partie 41b est connectée à un conduit 46.
Dans une première application de cette forme de réalisation de la seringue selon l'invention, la serin- gue est utilisée pour mettre en communication différents
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conduits, ici les conduits 45 et 46 ou les conduits 44 et 45, le mouvement nécessaire pour cette commutation per- mettant en outre d'aspirer par le conduit 46, une quantité bien déterminée d'un premier fluide f1.
En effet, lorsque l'on fait passer les pistons de la position indiquée en traits interrompus à la position indiquée en traits pleins, on aspire par le conduit 46, une certaine quantité d'un fluide f1, tout en interrompant simultanément la communication entre les conduits 44 et 45 et en établissant la communication entre les conduits 45 et 46. On peut également, par exemple, envoyer par le conduit 45, un deuxième fluide f2 qui passera par le conduit 46, en rinçant celui-ci et en le iébarrassant de toute trace du fluide f1, le fluide f2 pouvant, par exemple, avoir été aspiré par les conduits 44 et 45, lorsque ceux-ci étaient en communication.
Il est à noter qu'on a déjà proposé d'utiliser des seringues de ce type pour mettre en communication sélective deux ou plusieurs conduits, déplaçant des pis- tons, mais sans viser à aspirer simultanément par un autre conduit une quantité déterminée d'un fluide.
Dans cette première application de la seringue selon l'invention, les parties 41a et 41b du corps de seringue peuvent avoir indifféremment des sections égales ou différentes.
Dans une autre application de la forme de réali- sation de la seringue selon l'invention, représentée sur la figure 3, les parties 41a et 41b ont des diamètres très peu différents, le diamètre du piston 42a étant par exemple légèrement supérieur à celui du piston 42b. Il est clair qu'en déplaçant la tige 43 suivant la flèche F1, on aspire par le conduit 4 une microquantité de fluide,
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proportionnelle au déplacement de la tige et à la diffé- rence de section entre les pistons.
On utilise habituel- lement dans ce but des microseringues à un seul piston, mais l'usinage de celles-ci est très délicat, alors qu'avec la seringue qui vient d'être décrite le corps de la seringue comme les pistons peuvent être facilement usinés.
On notera que, dans cette application, les conduits 5 et 6 peuvent être ou non supprimés suivant les buts recherchés et les fonctions annexes de la seringue.
Dans une troisième application de la seringue représentée sur la figure 3, les parties 41a et 41b ont une section très peu différente, le diamètre de la partie 41a étant par exemple très légèrement supérieur à celui de la partie 41b.
Lorsque l'on fait passer les pistons de la posi- tion représentée en traits interrompus à celle représentée en traits pleins, on aspire par le conduit 4 une micro- quantité de fluide comme décrit précédemment. Ce faisant, on interrompt simultanément la communication entre les conduits 44 et 45 et on établit la communication entre les conduits 45 et 46, ce qui permet, par exemple, d'aspi- rer par ces conduits 45 et 46 un deuxième fluide, de manière à rincer ces conduits.
Toute variante constructive de la seringue représentée sur la figure 3 entre naturellement dans le cadre de l'invention. On peut, par exemple, utiliser un nombre différent de pistons et de conduits, inverser les dimensions des parties 41a et 41b, inverser les fonctions des conduits 44 et 45. Ces différents conduits peuvent naturellement être connectés à une seringue,, simple ou pistons multiples,, oa à tout autre Doyen de distribution.
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Dans la variante représentée sur la figure 4, deux tiges 51 et 52, de sections différentes, coulissent respectivement dans des joints 53 et 54, qui définissent, à l'intérieur d'un corps de seringue 55, une chambre 56, dans laquelle débouche un conduit 57. Cette seringue permet d'aspirer par le conduit 57 de microquantités d'un fluide, proportionnelles à la différence de section entre les tiges 51 et 52, comme décrit en référence à la figure 3.
Dans une application de cette forme de réalisa- tion de la seringue selon l'invention, les différences de section n'apparaissent que sur une longueur déterminée de la tige ou du corps de seringue. Il est clair qu'il suffit alors que la tige de la seringue soit déplacée d'une longueur supérieure à cette longueur pour que la seringue aspire un volume constant, quel que soit le dé- placement de la tige, la seringue faisant alors office d'une micro seringue à volume constant. La faible différen.,. ce de section entre deux éléments ou parties de la micro- seringue peut être obtenue soit lors de la fabrication de la seringue par un procédé connu, soit ultérieurement, par érosion partielle de l'un des éléments de la seringue ou par apport d'un matériau.
Le volume constant aspiré sera naturellement égal aa volume total de matériau apporté ou enlevé. L'application de ces procédés de fabrication, connus en soi, à la préparation de seringues permettant d'aspirer un volume constant de fluide, fait également partie de l'invention.
Naturellement, Le déplacement des tiges de seringue sur une longueur supérieure à celle sur laquelle deux éléments ou deux parties de la seringue présentent
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joints soient en une matière suffisamment élastique pour pouvoir compenser ces faibles différences de section et continuer à assurer une séparation étanche des diverses chambres du corps de seringue.
La variante représentée sur la figure 5 est également une micro seringue qui dérive directement de celle représentée sur la figure 4p dont elle est une forme limite. Dans cette variante, une tige 58, de section uniforme et très petite, coulisse dans un joint 59, qui définit, à une extrémité d'un corps de seringue 60, une chambre 61, dans laquelle débouche un conduit 62, par lequel on peut aspirer de microquantités d'un fluide en déplaçant la tige 58,
Comme il a déjà été indiqué, il est connu d'utiliser des pistons multiples circulant à l'intérieur d'un tube dans lequel débouchent latéralement de nombreux conduits, pour mettre ces conduits en communication sélective.
Entre dans le cadre de l'invention, l'utili- sation d'une seringue à pistons multiples dont la tige est creuse sur une partie de sa longueur jusqu'à une lumière ménagée entre deux joints, ceci de façon à pouvoir mettre un conduit rapidement en communication avec n'im- porte lequel des conduite latéraux. La figure 6 illustre une seringue à pistons multiples conçue en vue de cette application.
Une tige 67, creuse dans sa partie supérieure jusqu'à une lumière 69, porte quatre joints J1, J2, J3 et J4. Les joints et la tige coulissent à l'intérieur d'un tube 68, dans lequel débouchent des conduits 65a ... 65n entre les joints extrêmes, J1 et J4, lesquels peuvent être fixes ou mobiles par rapport à la tige 67.
Les joints J2 et J3 sont distants d'une longueur inférienureà celle
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qui sépare deux conduits adjacents 65a et 65b, 65b et 65c, etc..., de sorte qu'iL suffit d'amener ces joints en aval et en amont de l'un de ces conduits pour le mettre sélectivement en communication avec un conduit 66, relié soit au tube 67, soit au tube 68, à travers la lumière 69 ménagée dans la tige 67 entre les joints J2 et J3.
Avec les procédés connus, les systèmes distri- buteurs et les tuyaux y aboutissant sont souillés par les fluides qu'ils doivent distribuer, ce qui implique l'emploi d'un matériau insensible à ces fluides.
La figure 7 illustre un système permettant de passer d'un fluide à l'autre sans avoir à nettoyer le système distributeur et sans avoir à utiliser un matériau spécial.
Un flacon 70, plein de réactif et sans aucune trace de gaz reçoit deux tuyaux 71 et 72 (figure 7).
Le tuyau 71 débouche dans une poche 73 à paroi extrêmement mince et souple, sans forme propre qu'elle pourrait avoir tendance à reprendre, ladite poche étant disposée par exemple à l'intérieur du flacon 70 ou à tout autre emplacement convenable sur le conduit 71. La finesse de la poche 73 peut être poussée à l'extrême, les parois n'ayant aucune pression à supporter, les seules qualités requises étant l'imperméabilité et l'inertie du matériau utilisé vis à vis du réactif et vis à vis du liquide arrivant par le tuyau 71. Ce tuyau est connecté à une système distributeur, qui refoule une quantité bien déter- minée de liquide, de sorte qu'il sort par le tuyau 72, une quantité exactement égale de réactif.
Si l'on utilise divers flacons de ce type, qui contiennent des réactifs différents et dans lesquels
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il suffit de connecter ces conduits respectivement aux conduits 61a, 61n de la seringue représentée sur la figure 6, pour refouler sélectivement une quantité déter- minée d'un liquide de l'un quelconque des flacons, au moyen de cette même seringue connectée par le conduit 66 à un seul système distributeur.
On peut naturellement inverser les rôles des conduits 71 et 72 des flacons 70.
Dans une variante du dispositif représenté sur la figure 7, la poche déformable est supprimée, et l'on dispose à l'intérieur du flacon 70 un liquide non miscible avec les liquides circulant dans les conduits 71 et 72, d'une densité comprise entre celles de ces liquides et ne réagissant pas avec eux.
Les figures 8 et 9 illustrent l'application de seringues, conformes à l'invention, à la distribution de volumes déterminés de différents fluides, sans utilisation d'appareils volumétriques connus.
Deux ensembles commutateurs 81 et 82 sont reliée par un conduit 83, dont le volume est égal à celui de .la quantité de fluide que l'on désire mesurer. Le terme de "conduits 3" doit être pris dans son acception la plus large, une enceinte d'un volume déterminé pouvant être prévue sur ce conduit, de même que des systèmes permettant de modifier- sa forme ou de faire varier son volume, sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'invention.
Au système commutateur 81 sont connectés un conduit 84, relié à la source de fluide à mesurer (non représentée), et un conduit 85, tandis qu'au système commutateur 82 sont connectés un conduit 86 relié au dispositif d'aspiration, et un conduit 87.
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utilisant un fluide neutre ou un fluide en quantité déterminée sont prévus et connectés respectivement soit au conduit 85, soit au conduit 87, le second conduit ne jouant qu'un rôle passif dans la mise en oeuvre de l'invention.
Les systèmes de commutations 81 et 82 étant d'abord dans une position telle que.les conduits 84, 83 et 86 soient en relation, on fait fonctionner le disposi- tif d'aspiration connecta au conduit 86, de manière à emplir complètement de fluide le conduit 83. On inverse alors la commutation des systèmes 81 et 82, de manière à mettre en communication :.es conduits 83, 85 et 87, et l'on fait ensuite fonctionner le dispositif d'aspiration con- necté au conduit 87 ou de refoulement connecté au conduits 85 ou vice-versa, de manière à expulser par le conduit 87 ou vice-versa par le conduit 85, la quantité de liquide contenue dans le conduit 83.
Sur la figure 9, est représenté un dispositif du type de celui qui vient d'être décrit, dans lequel les systèmes de commutation sont constitués par des seringues à pistons multiples 91 et 92, connectées entre elles par un ou plusieurs conduits 93a, 93b, 93c... 93n, débouchant sur les parois latérales du corps de ces seringues.
Dans la seringue 1 débouchent des conduits 94a, 94b,..., 94n connectés à des sources de fluides diffé- rents. La fraction supérieure, 95a, de la tige 95 de cette seringue est creuse et communique par une lumière 98 avec l'intérieur du corps de seringue. Des pistons J5, J6, J7, portés par la tige 15, ferment joints et permettent de mettre sélectivement en communication un ou plusieurs des conduits 94a, ...94n, avec un ou plusieurs conduite 93a,
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De façon analogue, la tige 96 de la seringue 92 est creuse sur toute sa longueur et comporte deux lumières, 99 et 100, séparées par un bouchon 101, qui mettent res- pectivement en relation la partie supérieure 96a et la partie inférieure 96b de cette tige avec le corps de la seringue, Des pistons formant joints, J8, J9 et J10, permettent de mettre sélectivement en communication un ou plusieurs des conduits 93a, ... 93n avec les parties supérieure ou inférieure de la tige 96.
0'est ainsi, par exemple, que, dans la position représentée sur la figure 9, le conduit 94e, le conduit 93e et la partie inférieure 96b de la tige 96 sont en communication. -En déplaçant la tige 95a, de manière que les joints J5 et J6 soient de part et d'autre du tube 93e et la tige 96, de façon que les joints J8 et J9 soient de part et d'autre du tube 93e, on amène la partie supérieure de la tige 95a, le tube 93e et la partie supérieure de la tige 96, 96a, en communication.
Pour faire jouer aux seringues 91 et 92 le rôle des systèmes de commutation décrits en référence à la figure 1, il suffit de connecter la partie 95a de la tige 95 à un système de refoulement ou la partie inférieu- re 96a (ou la partie supérieure 96b) de la tige 96 à un système d'aspiration, de manière à pouvoir mesurer ainsi des quantités de liquide dont le volume est égal au volume interne des conduits 93a.
Naturellement, toutes les variantes constructi- ves ou fonctionnelles du dispositif qui vient d'être décrit entrent dans le cadre de l'invention. On peut, par exemple, supprimer la partie creuse 95a de la tige 95, puisque la partie 96b de la tige 96 peut être munie d'un système d'aspiration. De même, on peut remplacer la
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seringue 91 par une seringue du-type de la seringue 92 et faire arriver le fluide par la partie creuse 95b de la tige 95 de cette seringue, en supprimant les tuyaux 94a, 94b, et inverser les systèmes d'aspiration et de refoule- ment.
On peut également prévoir des connexions supplémen- taires entre les divers conduits et seringues, et relier, par exemple, le tube 96a d'une seringue 92 à un tube 95a d'une seringue 91 pour obtenir un rinçage du tube 93 par le fluide mesuré arrivant en 95a ; on peut supprimer éventuel- lement le système commutateur 81 (figure 8), l'extrémité correspondante du conduit 82 plongeant alors dans le fluide à mesurer et étant extraite de ce fluide, après commutation du système 82 ; peut, par exemple, supprimer le tube 96a, par lequel sort le fluide mesuré, et faire sortir ce fluide par un conduit latéral de la seringue 92 placé comme le sont sur la figure 8 les conduits 94 par rapport à la seringue 91 ; de cette manière, on peut connecter les dif- férents conduits de sortie au tuyaux 94a ... 94 n d'une autre seringue ;
plusieurs seringues de type 91 ou 92 peu- vent être connectées par des tuyaux 93e1 93e2, 93e3 à une même seringue 92, plusieurs fluides étant ainsi mélangés dans le tuyau de sortie.
Toute inversion'dans le sens de déplacement des fluides, dans le rôle attribué aux différents conduits,dans le rôle attribué aux différentes seringues, tout changement de position des différent:) conduits par rapport aux serin- gues, tous les raccordements possibles, toute démultiplica- tion du nombre des seringues et tout mode de liaison des seringues entre elles font également partie de l'invention.
On notera qu'il est possible de mouler ou d'usi- ner en un seul bloc les différentes variantes des seringues conformes à l'invention.