EP3442709B1 - Pipette pour le prelevement d'une plage etendue de volumes de liquide - Google Patents

Pipette pour le prelevement d'une plage etendue de volumes de liquide Download PDF

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EP3442709B1
EP3442709B1 EP17716876.2A EP17716876A EP3442709B1 EP 3442709 B1 EP3442709 B1 EP 3442709B1 EP 17716876 A EP17716876 A EP 17716876A EP 3442709 B1 EP3442709 B1 EP 3442709B1
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EP
European Patent Office
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pipette
pistons
coupling
control rod
module
Prior art date
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EP17716876.2A
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German (de)
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EP3442709A1 (fr
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Bruno DUDEK
Stéphane Guichardon
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Gilson SAS
Original Assignee
Gilson SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Gilson SAS filed Critical Gilson SAS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/02—Burettes; Pipettes
    • B01L3/021—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids
    • B01L3/0217—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids of the plunger pump type
    • B01L3/0231—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids of the plunger pump type having several coaxial pistons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
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    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/14—Process control and prevention of errors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0478—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure pistons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
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    • B01L3/02—Burettes; Pipettes
    • B01L3/021—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids
    • B01L3/0217—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids of the plunger pump type
    • B01L3/0227—Details of motor drive means

Definitions

  • the invention relates to the field of sampling pipettes, also called laboratory pipettes or liquid transfer pipettes, intended for the sampling and dispensing of liquid in containers or the like.
  • the pipettes concerned by the present invention are manual pipettes and motorized pipettes. These pipettes are intended to be held in the hand by an operator, during the operations of sampling and dispensing of liquid. For manual pipettes, these operations are carried out by setting in motion a pipetting control button, obtained by applying an actuating pressure on this same button which is mechanically transferred to a control rod. On motorized pipettes, the pressure of the operator on the control button generates a signal which is transmitted to the control unit of the pipette, so that the latter triggers the setting in motion of the control rod through a suitable motor on board the pipette.
  • the range of volumes that can be withdrawn by a pipette is between approximately 10% of the nominal volume, and 100% of this nominal volume corresponding to the maximum volume that the pipette can withdraw.
  • the invention therefore aims to respond at least partially to the drawback identified above.
  • the invention is thus remarkable in that it makes it possible to extend the range of volumes that can be withdrawn, by implanting several pistons within the pipette as well as a module for coupling the control rod with each of these pistons. . Consequently, during a pipetting operation, the number of pistons in operation is a function of the volume to be withdrawn.
  • This solution has the advantage of reducing the number of pipettes required when the pipetting operations require the sampling of various volumes, and this without affecting the accuracy and precision performance of the pipette. This advantageously results in a saving of space on the bench. In addition, by replacing several pipettes with a single pipette, this offers a possibility of traceability of a protocol by recording all the pipettings carried out with this same pipette.
  • the pipette according to the invention has a reduced bulk, thanks to the concentric arrangement of its pistons.
  • the invention furthermore presents at least any one of the following optional characteristics, taken individually or in combination.
  • the coupling / uncoupling of each piston with the control rod is effected by a bayonet type connection, with the finger constituting the lug of this connection.
  • the number of pistons coupled to the control rod simply depends on the relative angular position between the finger and the slots located facing each other radially. This angular relative position can be obtained manually by the operator using an appropriate control member positioned on the pipette, or even more preferably, automatically by means of motorized means controlled by a pipette control unit. .
  • the coupling module can take any other form deemed appropriate, without departing from the scope of the invention.
  • this module can be based on a mechanical, magnetic grip, etc.
  • the coupling module comprises a rotary coupling member equipped at its lower end with said finger, and rotatably mounted at its upper end on the control rod, along the longitudinal axis of the pipette.
  • the rotary coupling member is preferably produced using two parts mounted to slide relative to each other, along the longitudinal axis of the pipette, a deployment spring being arranged between these two parts so to generate an effort tending to separate them from each other.
  • the coupling module comprises an extension of the control rod integral in translation with the control rod, and said two parts of the rotary coupling member are respectively formed by a high part and a low part, the latter being mounted mobile. in translation along the longitudinal axis, relative to the control rod extension.
  • the coupling module further comprises a movement transformation body cooperating with the rotary coupling member so that a relative translational movement between them two along the longitudinal axis, simultaneously leads to a relative rotation between them two , also along the longitudinal axis.
  • a movement transformation body cooperating with the rotary coupling member so that a relative translational movement between them two along the longitudinal axis, simultaneously leads to a relative rotation between them two , also along the longitudinal axis.
  • the movement transformation body comprises at least a first helical ramp as well as at least a second helical ramp
  • the rotary coupling member is equipped with a follower roller which, when it cooperates with the first ramp makes it possible to cause the rotation of the rotary coupling member in a first direction of rotation, and which, when it cooperates with the second ramp makes it possible to cause the rotation of the rotary coupling member in a second direction of rotation.
  • This design makes it possible to obtain the coupling and uncoupling of the pistons in a simple and reliable manner.
  • the sampling pipette is preferably designed so that the rotation of the rotary coupling member according to the first direction of rotation is obtained by a first downward overtravel of the control rod from an end of travel position purge thereof, and the rotation of the rotary coupling member according to the second direction of rotation is obtained by a second overtravel upward of the control rod from a high position of pipetting of this rod control.
  • the pipette is designed to obtain the coupling and uncoupling of the pistons by simple translations of the control rod, in overtravel going respectively beyond the purge stroke and back from the high pipetting position.
  • the first overtravel takes place against a force generated by a first centering spring tending to push the rotary coupling member upwards relative to the movement transforming body
  • the second overtravel s 'performs against a force generated by a second centering spring tending to push the rotary coupling member down relative to the movement transforming body.
  • the pipette is configured so that the movement of the control rod is carried out manually or motorized, as indicated previously.
  • hybrid pipettes also fall within the protective field of the invention.
  • the number N of pistons is greater than or equal to three, but a solution with two concentric pistons is also possible, without departing from the scope of the invention.
  • the sampling pipette is preferably designed so as to be able to withdraw a range of volumes ranging from 0.5 to 1250 ⁇ l, or designed so as to be able to withdraw a range of volumes ranging from 500 to 10000 ⁇ l.
  • the innermost piston is permanently attached to the coupling module.
  • it could also be coupled and uncoupled to the control rod, via the coupling module.
  • it is the outermost piston which could be permanently attached to the coupling module.
  • the pipette comprises a control member for adjusting the volume to be sampled, of the button, wheel, or other conventional form.
  • sampling pipette can be a single-channel or multi-channel pipette.
  • a motorized sampling pipette 1 is shown according to a preferred embodiment of the invention.
  • this motorized pipette 1 is intended to be held by the hand of an operator, who, using his thumb, is capable of actuating a control button of the pipette to generate the dispensation of a liquid that has been previously aspirated.
  • the single-channel pipette 1 comprises a handle 6 forming the upper body of the pipette, and above which is the pipetting control button 3, the upper part of which is intended to be subjected to the pressure of the operator's thumb .
  • an electronic display screen 4 is provided on the handle 6, as well as control members 8 such as buttons or knobs, and in particular a control member for adjusting the volume to be sampled.
  • the upper part of the pipette is also equipped with an electronic control unit 10 and a motor 11, the latter preferably being direct current and controlled by the unit 10.
  • the output shaft 13 of the motor 11 is mechanically coupled to a device 15 for translating a control rod 12 of the pipette, along a longitudinal axis of the pipette 9 also corresponding to the longitudinal direction of the latter. It is noted that most of the constituent elements of the pipette are of revolutionary shapes, and centered on this axis 9.
  • the pipette 1 has a removable lower part 14, which ends downwards by a cone-holder tip 16 receiving a consumable 18, also called the sampling cone.
  • a cone ejector 20 opens downward from the handle 6.
  • the ejector 20 can be set in motion relative to the handle 6 and the lower part 14, both forming a fixed body 22 of the pipette.
  • the three pistons are housed in the lower part 14, and centered on the longitudinal axis 9.
  • the first piston 24a located inside, has a cylindrical section of circular shape.
  • the second piston 24b has an annular cross section, surrounding the first piston 24.
  • the upper end 24b 'of the second piston 24b defines an axial housing 26 open upwards, the bottom of which is fitted with an O-ring 28 through which the first piston 24a.
  • a slight radial clearance is provided between the two pistons 24a, 24b, so that air can enter it.
  • the upper end 24c ′ of the third piston 24c defines an axial housing 30 open upwards, the bottom of which is fitted with an O-ring 32 crossed by the second piston 24b.
  • a slight radial clearance is provided between the two pistons 24b, 24c, so that air can penetrate there.
  • the third piston 24c has a lower end fitted with a lip seal 40 conforming to the interior surface of the fixed body 22.
  • Each of the second and third pistons 24b, 24c has lugs 34 extending radially outwards and slidably mounted in vertical internal grooves 36 of the fixed body 22, as can be seen on the figure 4 . This makes it possible to block the rotation of the pistons relative to the fixed body 22 of the pipette.
  • the pistons participate with their lower ends in the delimitation of a single suction chamber 42, the lower part of which communicates with a channel 44 through which the cone holder 16 passes.
  • the pipette is intended to allow the withdrawal of liquid in a range of volumes ranging from 0.5 to 1250 ⁇ l, or in a range of volumes ranging from 500 to 10000 ⁇ l.
  • a first piston 24a whose intrinsic sampling capacity is of the order of 50 ⁇ l
  • a second piston 24b which, when associated with the first piston 24a, together have a capacity intrinsic sampling of the order of 350 ⁇ l
  • a third piston 24c which, when associated with the first and second pistons 24a, 24b, has an intrinsic sampling capacity is of the order of 1250 ⁇ l.
  • the pipette 1 is equipped with a coupling module 50 specific to the invention, making it possible to couple and uncoupling each of the pistons with the control rod 12. More specifically, the module 50 is configured so to be able to be brought into three distinct configurations in which it ensures the coupling of the control rod 12 with respectively the first piston 24a only, the first and second pistons 24a, 24b, and finally the first, second and third pistons 24a-24c .
  • the module 50 includes an extension of the control rod 52 integral in translation with the control rod 12, and extending downward from this same rod.
  • the extension 52 is mounted screwed at its upper end to the lower end of the control rod 12.
  • the lower end of the extension 52 centered on the axis 9, permanently and permanently carries the first piston 24a, a screwed, glued or other connection, for example being provided between their respective ends.
  • the module 50 comprises a rotary coupling member 56, arranged around the control rod extension 52.
  • this member 56 is produced by means of two sliding parts, one with respect to the other, along the axis 9. It is first of all a high part 56a fixed in translation relative to the rod 12 and its extension 52, but movable in rotation relative to these, according to the axis 9. It is then a low part 56b coupled in rotation to the high part 56a, for example by means of a key 60.
  • a deployment spring 62 is arranged between the two parts 56a, 56b, so as to generate a force tending to separate them from one another.
  • This deployment spring 62 is in abutment against an interior bearing surface of the lower part 56b, and a coupling ring of the upper ends of the upper part 56a and of the extension 52.
  • the lower part 56b is thus mounted movable in translation along the axis 9, relative to the extension 52 and to the control rod 12. It is also equipped, at its lower end, of at least one piston hooking finger 64, preferably two diametrically opposite fingers as shown on the figure 3 .
  • Each latching finger 64 extends radially outward from the bottom part 56b. As will be described below, the angular position of these fingers 64 conditions the number of pistons coupled to the module 50.
  • the coupling module 50 further comprises a movement transforming body 66, intended to transform a translational movement into a rotational movement along the same axis 9.
  • this body 66 cooperates with the upper part 56a of the rotary coupling member 56 so that a relative translational movement between them two along the axis 9, simultaneously leads to a relative rotation between them two along this same axis. It is therefore a question of obtaining a helical movement of the rotary coupling member 56, which is made possible by ramps provided on the body 66 as well as follower rollers carried by the rotary member 56.
  • the member 56 is equipped with two follower rollers 68 arranged diametrically opposite, and mounted to rotate along the same transverse axis 76 orthogonal to the axis 9.
  • each follower roller 68 there is associated a first helical ramp 70a located inside the body 66, as well as a second helical ramp 70b also located inside the body 66, opposite the first ramp.
  • the design is such that when each follower roller 68 cooperates with its first associated ramp 70a, it makes it possible to cause the rotation of the rotary member 56 according to a first direction of rotation 72a about the axis 9.
  • second associated ramp 70b it makes it possible to cause the rotation of the rotary member 56 according to a second direction of rotation 72b opposite to the first direction.
  • each follower roller 68 is carried by a pin 74 for rotating support centered on the axis 76, this pin opening into a radial opening 78 of the movement transforming body 66.
  • the axial positioning of the rotary coupling member 56 relative to the body 66 is ensured by two compression springs, namely a first centering spring 80a tending to push the member 56 upward relative to the body 66, and a second centering spring 80b tending to push the rotary coupling member down relative to the movement transforming body 66.
  • the first spring 80a is housed inside the body 66 between a low end thereof and a shoulder 82 located at the high end of the rotary member 66, while the second spring 80b is housed inside the body 66 between an upper end of the latter and the same shoulder 82. It is also noted that it is on this shoulder that the follower rollers 68 are preferably mounted, via the pins 74.
  • the second piston 24b has two diametrically opposite hooking slots 84b (only one being visible on the figure 6 ).
  • Each slot 84b is oriented circumferentially, open in the same direction at one of its ends, and has a slot bottom at the opposite end.
  • These slots 84b intended to cooperate with the fingers 64 in the form of lugs, are thus defined by notches 86b comparable to those of a bayonet connection.
  • the third piston 24c has two diametrically opposite hooking slots 84c (only one being visible on the figure 6 ).
  • Each slot 84c is also oriented circumferentially, open in the same direction at one of its ends, and has a slot bottom at the opposite end.
  • These slots 84c also intended to cooperate with the fingers 64 in the form of lugs, are defined by notches 86c also comparable to those of a bayonet connection.
  • the slots 84b, 84c are grouped by couple. For the same pair of slots 84b, 84c such as that visible on the figure 6 , these are located facing each other radially. In other words, they are considered to be superimposed in the radial direction, only overlapping partially in the circumferential direction. Indeed, the two slots 84b, 84c of the same couple have different circumferential lengths, while having their split bottoms aligned in the radial direction. Consequently, in the preferred embodiment which is described and shown in the figures, this implies that each notch 86b provided on the second piston 24b and delimiting the slot 84b, is longer than the notch 86c provided on the third piston 24c and delimiting the slot 84c.
  • the width of the slots 84b, 84c is preferably identical, and provided so that the gripping fingers 64 can be moved circumferentially in and out of these slots.
  • the slit width is slightly greater than the diameter of the fingers.
  • the number of pistons coupled to the lower part 56b of the module 50 thus depends on the relative angular position between each finger 64 and its pair of associated slots 84b, 84c.
  • the figure 6 shows this principle well, since in a first configuration of the module 50 shown with the finger 64 in solid lines, this same finger 64 adopts an angular position such that it is located outside the two slots 84b, 84c. In this first configuration, the two pistons 24b, 24c are not coupled, only the first piston remaining integral with the module 50.
  • This first configuration is for example adopted by the control unit for pipetting volumes falling within a range ranging from 0.5 to 30 ⁇ l.
  • each finger 64 adopts an angular position such that it is located in the slot 84b, but outside the slot 84c.
  • the cooperation between finger 64 and notch 86b is similar to a bayonet connection.
  • an angular offset of 20 to 25 ° is provided between the position of the finger 64 of the first configuration, and that of the second configuration.
  • the two pistons 24a, 24b are thus coupled to the module 50, but not the third piston 24c.
  • This second configuration is for example adopted by the control unit for pipetting volumes falling within a range from 30 to 300 ⁇ l.
  • a third configuration of the module 50 represented with the finger 64 in dotted lines to the right of the figure 6
  • the finger 64 adopts an angular position such that it is located in the slots 84b 84c, close to or in contact with the slot funds.
  • the cooperation between finger 64 and notches 86b, 86c is akin to bayonet connections.
  • an angular offset of 20 to 25 ° is provided between the position of the finger 64 of the second configuration, and that of the third configuration.
  • the three pistons 24a-24c are thus coupled to the module 50.
  • This second configuration is for example adopted by the control unit for pipetting volumes falling within a range from 300 to 1250 ⁇ l.
  • the figure 7a shows pipette 1 with its control rod in the high pipetting position, for example at the end of the suction stroke.
  • the piston 24a coupled to the module 50 is thus in its highest position relative to the fixed body 22 of the pipette.
  • the two other pistons 24b, 24c they are in an inactive position as a bottom stop against the fixed body 22.
  • the follower rollers 68 are substantially centered relative to the movement transforming body 66, also in the high position.
  • the dispensing of the aspirated liquid is then controlled by the control button, which induces the actuation of the motor leading the control rod 12 to move downwards.
  • the movement of the rod 12 downwards drives the module 50 which therefore also slides along the fixed body 22.
  • the pistons 24b, 24c remain stationary, unlike the first piston 24a which descends.
  • the status of the pipette at the end of the dispensation stroke is shown on the figure 7b , while the continuation of the descent of the rod 12 leads to the production of a purge stroke, the final state of which is shown in the figure 7c .
  • the figure 8a shows pipette 1 with its control rod in the high pipetting position, for example at the end of the suction stroke.
  • the pistons 24a, 24b coupled to the module 50 are in their highest position relative to the fixed body 22 of the pipette.
  • the relative axial position of these two pistons remains unchanged.
  • the third piston 24c it remains in an inactive position as a bottom stop against the fixed body 22.
  • the follower rollers 68 are substantially centered relative to the movement transformation body 66, also in the high position.
  • the dispensing of the aspirated liquid is then controlled by the control button, which induces the actuation of the motor leading the control rod 12 to move downwards.
  • the movement of the rod 12 downwards drives the module 50 which therefore also slides along the fixed body 22.
  • the piston 24c remains stationary, unlike the pistons 24a, 24b which descend simultaneously.
  • the status of the pipette at the end of the dispensation stroke is shown on the figure 8b , while the continuation of the descent of the rod 12 leads to the production of a purge stroke, the final state of which is shown in the figure 8c .
  • the figure 9a shows pipette 1 with its control rod in the high pipetting position, for example at the end of the suction stroke.
  • the pistons 24a-24c coupled to the module 50 are in their highest position relative to the fixed body 22 of the pipette.
  • the axial relative position of these three pistons remains unchanged.
  • the follower rollers 68 are substantially centered relative to the movement transformation body 66, also in the high position. As in the other two configurations, the position of the rollers 68 within the module is not bound to change during pipetting.
  • the dispensing of the aspirated liquid is then controlled by the control button, which induces the actuation of the motor leading the control rod 12 to move downwards.
  • the movement of the rod 12 towards the bottom drives the module 50 which therefore also slides along the fixed body 22.
  • the three pistons 24a-24c then descend simultaneously, pushed by the rod 12 and the module 50.
  • the state of the pipette at the end of the dispensing stroke is shown on the figure 9b , while the continuation of the descent of the rod 12 leads to the production of a purge stroke, the final state of which is shown in the figure 9c .
  • the figures 10a to 10c and the Figures 11a and 11b schematize an operation aiming to pass from the first configuration to the second configuration of the module 50.
  • a first overtravel is ordered by the control unit, down from the purge end position such that shown on the figure 7c .
  • the body 66 first comes into low stop on the fixed body 22. As the first overtravel continues, the high part 56a of the rotary member 56 is rotated due to the support of the follower rollers 68 on their ramps 70a. This helical movement is transmitted to the lower part 56b, as well as to its attachment fingers 64. It takes place against the return force generated by the first centering spring 80a, by compressing the latter. During this movement, the fingers 64 of the lower part 56b then come into axial lower abutment against the upper ends 24b ', 24c' of the pistons 24b, 24c, this state corresponding to that shown on the figures 10a and 11a .
  • the first overtravel continues and the upper part 56a continues to be driven helically, while the lower part 56b only undergoes a rotation along the axis 9 in the first direction 72a, due to its blocking in translation.
  • the relative translational movement between the two parts 56a, 56b takes place against the return force generated by the deployment spring 62, by compressing the latter.
  • the pipette control unit orders the rod 12 to be raised to the end of purge position, which has the consequence of simultaneously raising the first and second pistons 24a, 24b, like this. is shown on the figure 10c .
  • the third piston 24c remains in its fixed position.
  • pipetting operations can be ordered in a conventional manner, for volumes corresponding to the range associated with the assembly of the two pistons 24a, 24b.
  • the figures 12 to 12c and the Figures 13a and 13b schematize an operation aiming to pass from the second configuration to the third configuration of the module 50. To do this, another first overtravel of greater amplitude than the previous one is ordered by the control unit, downwards from the position purge limit switch as shown on the figure 12 .
  • the body 66 first comes into low stop on the fixed body 22. As the first overtravel continues, the high part 56a of the rotary member 56 is rotated due to the support of the follower rollers 68 on their ramps 70a. This helical movement is transmitted to the lower part 56b, as well as to its hooking fingers 64. During this movement, the fingers 64 of the lower part 56b then come into axial lower abutment against the upper end 24c 'of the piston 24c, this state corresponding to that shown on the figures 12a and 13a .
  • the first overtravel continues and the upper part 56a continues to be driven helically downwards, while the lower part 56b only undergoes a rotation along the axis 9 in the first direction 72a, due to its blocking in translation.
  • the angular extent of which is perfectly controlled because it depends directly on the extent of the axial overtravel of the control rod 12, the latching fingers 64 penetrate into the slot 84c.
  • This angular displacement of the fingers 64 is for example of the order of 22.5 °, and sufficient to come against or near the bottom of the slots 84b, 84c. Insertion of fingers 64 in the slots 84c causes the third piston 24b to couple with the module 50. This state of mechanical coupling is shown in the figures 12b and 13b .
  • the pipette control unit orders the rod 12 to be raised to the end of purge position, which has the consequence of raising the three pistons 24a-24c simultaneously, as shown on the figure 12c . Then, pipetting operations can be ordered in a conventional manner, for volumes corresponding to the range associated with the set of three pistons 24a-24c.
  • a direct transition from the first to the third configuration can be ordered by the pipette control unit, by adapting the amplitude of the first stroke down accordingly.
  • the figures 14a to 14d and the Figures 15a and 15b schematize an operation aiming to pass from the third configuration to the second configuration of the module 50.
  • a second overtravel is ordered by the control unit, upwards from a high pipetting position as shown on the figure 14a .
  • the pipette control unit orders a downward movement of the control rod 12, so that the fingers 64 push the third piston 24c into its low position, abutting against the fixed body 22.
  • This phase is represented on the figure 14c . It precedes the final ascent phase of the module 50 and the two pistons 24a, 24b, thanks to an axial displacement upwards of the control rod 12 as shown diagrammatically on the figure 14d .
  • pipetting operations can be ordered in a conventional manner, for volumes corresponding to the range associated with the assembly of the two pistons 24a, 24b.
  • Figures 16a and 16b as well as Figures 17a and 17b schematize an operation aiming to pass from the second configuration to the first configuration of the module 50.
  • another second overtravel of greater amplitude than the previous one is ordered by the control unit, upwards from a high pipetting position as shown on the figure 16a .
  • the pipette control unit orders a downward movement of the control rod 12, so that the fingers 64 push the second piston 24b into its low position, abutting against the fixed body 22 or against the third piston 24c already in the bottom stop position.
  • This phase similar to that shown on the figure 14c , precedes the final ascent phase of the module 50 and the single piston 24a, by virtue of an axial displacement upwards of the control rod 12.
  • pipetting operations can be ordered in a conventional manner, for volumes corresponding to the range associated with the single first piston 24a.
  • a direct passage from the third to the first configuration can be ordered by the pipette control unit, by adapting the amplitude of the second stroke upwards accordingly.

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Description

    DOMAINE TECHNIQUE
  • L'invention se rapporte au domaine des pipettes de prélèvement, également dénommées pipettes de laboratoire ou encore pipettes de transfert de liquide, destinées au prélèvement et à la dispense de liquide dans des récipients ou similaires.
  • Les pipettes concernées par la présente invention sont les pipettes manuelles et les pipettes motorisées. Ces pipettes sont destinées à être tenues en main par un opérateur, durant les opérations de prélèvement et de dispense de liquide. Pour les pipettes manuelles, ces opérations sont réalisées par mise en mouvement d'un bouton de commande de pipetage, obtenue par l'application d'une pression d'actionnement sur ce même bouton qui est transférée mécaniquement à une tige de commande. Sur les pipettes motorisées, la pression de l'opérateur sur le bouton de commande engendre un signal qui est transmis à l'unité de commande de la pipette, afin que celle-ci déclenche la mise en mouvement de la tige de commande par le biais d'un moteur approprié embarqué dans la pipette.
  • Il est noté que dans les pipettes manuelles concernées par la présente invention peuvent disposer d'un compteur et/ou d'un afficheur électroniques, la pipette présentant alors un caractère « hybride » car combinant à la fois un aspect mécanique et un aspect électronique.
    • ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
  • Depuis de nombreuses années, la conception des pipettes de prélèvement a fait l'objet de multiples améliorations, visant essentiellement à simplifier la conception des pipettes, ou encore à renforcer leur ergonomie.
  • Habituellement, pour bénéficier d'une précision acceptable, la plage de volumes pouvant être prélevés par une pipette est comprise entre environ 10% du volume nominal, et 100% de ce volume nominal correspondant au volume maximal que peut prélever la pipette.
  • Par conséquent, lorsqu'un opérateur doit pipeter des échantillons différents s'étendant sur une large gamme, ces opérations requièrent l'utilisation de plusieurs pipettes. A titre d'exemple, lorsqu'une série d'opérations nécessite le pipetage de volumes s'inscrivant dans une plage allant de 3 à 1250 µl, il peut être requis les trois pipettes suivantes :
    • une première pipette d'un volume nominal de 30 µl, pouvant être utilisée sur une plage de volumes allant de 3 à 30 µl ;
    • une seconde pipette d'un volume nominal de 300 µl, pouvant être utilisée sur une plage de volumes allant de 30 à 300 µl ; et
    • une troisième pipette d'un volume nominal de 1250 µl, pouvant être utilisée sur une plage de volumes allant de 300 à 1250 µl.
  • Dans cette situation, la pluralité de pipettes garantit les performances de précision et de justesse, mais elle conduit en revanche à encombrer la paillasse. La demande FR3019895 fait aussi partie de l'état de la technique antérieure.
    • EXPOSÉ DE L'INVENTION
  • L'invention a donc pour but de répondre au moins partiellement à l'inconvénient identifié ci-dessus.
  • Pour ce faire, l'invention a pour objet une pipette de prélèvement comprenant :
    • corps de pipette ;
    • une tige de commande déplaçable en translation relativement au corps de pipette, selon un axe longitudinal de la pipette ; et
    • une chambre d'aspiration.
  • Selon l'invention, la pipette comporte également :
    • un ensemble de N pistons concentriques, N correspondant à un entier supérieur ou égal à deux, chacun des pistons participant à la délimitation de ladite chambre d'aspiration ; et
    • un module d'accouplement de la tige de commande avec l'ensemble de N pistons concentriques, ledit module étant configuré de manière à pouvoir être amené dans N configurations distinctes dans lesquelles il assure respectivement l'accouplement de la tige de commande avec 1, 2,..., N pistons.
  • L'invention est ainsi remarquable en ce qu'elle permet d'étendre la plage de volumes pouvant être prélevés, en implantant plusieurs pistons au sein de la pipette ainsi qu'un module d'accouplement de la tige de commande avec chacun de ces pistons. Par conséquent, lors d'une opération de pipetage, le nombre de pistons en fonctionnement est fonction du volume à prélever.
  • Cette solution présente l'avantage de réduire le nombre de pipettes nécessaires lorsque les opérations de pipetage requièrent le prélèvement de volumes variés, et ce sans altérer les performances de justesse et de précision de la pipette. Il en résulte avantageusement un gain de place sur la paillasse. De plus, en remplaçant plusieurs pipettes par une seule et unique pipette, cela offre une possibilité de traçabilité d'un protocole par enregistrement de tous les pipetages réalisés avec cette même pipette.
  • En outre, la pipette selon l'invention présente un encombrement réduit, grâce à l'agencement concentrique de ses pistons.
  • L'invention présente par ailleurs au moins l'une quelconque des caractéristiques optionnelles suivantes, prises isolément ou en combinaison.
  • Il est prévu :
    • que le module d'accouplement comprend au moins un doigt d'accrochage de piston s'étendant radialement relativement à l'axe longitudinal de pipette,
    • qu'au moins N-1 pistons présentent chacun une fente d'accrochage orientée et ouverte circonférentiellement, les fentes présentant des longueurs circonférentielles différentes pour chacun desdits au moins N-1 pistons,
    • et que ladite pipette est configurée de manière à ce que le doigt d'accrochage puisse être déplacé circonférentiellement dans et en dehors des fentes situées en regard radialement les unes des autres.
  • En d'autres termes, l'accouplement / le désaccouplement de chaque piston avec la tige de commande s'effectue par une liaison du type à baïonnette, avec le doigt constituant l'ergot de cette liaison. Grâce à la conception inventive qui a été élaborée, le nombre de pistons accouplé à la tige de commande dépend simplement de la position angulaire relative entre le doigt et les fentes situées en regard radialement les unes des autres. Cette position relative angulaire peut être obtenue manuellement par l'opérateur à l'aide d'un organe de commande approprié positionné sur la pipette, ou bien plus préférentiellement, de façon automatique grâce à des moyens motorisés commandés par une unité de commande de la pipette.
  • Néanmoins, le module d'accouplement peut prendre toute autre forme réputée appropriée, sans sortir du cadre de l'invention. A titre d'exemple, ce module peut être basé sur une préhension mécanique, magnétique, etc.
  • Le module d'accouplement comprend un organe rotatif d'accouplement équipé à son extrémité basse dudit doigt, et monté rotatif à son extrémité haute sur la tige de commande, selon l'axe longitudinal de pipette.
  • L'organe rotatif d'accouplement est réalisé de préférence à l'aide de deux pièces montées coulissantes l'une par rapport à l'autre, selon l'axe longitudinal de pipette, un ressort de déploiement étant agencé entre ces deux pièces de manière à générer un effort tendant à les écarter l'une de l'autre.
  • Le module d'accouplement comporte une extension de tige de commande solidaire en translation de la tige de commande, et lesdites deux pièces de l'organe rotatif d'accouplement sont respectivement formées par une pièce haute et une pièce basse, cette dernière étant montée mobile en translation selon l'axe longitudinal, relativement à l'extension de tige de commande.
  • Le module d'accouplement comprend en outre un corps de transformation de mouvement coopérant avec l'organe rotatif d'accouplement de sorte qu'un déplacement relatif de translation entre eux deux selon l'axe longitudinal, conduise simultanément à une rotation relative entre eux deux, également selon l'axe longitudinal. En d'autres termes, la coopération entre le corps de transformation de mouvement et l'organe rotatif d'accouplement provoque un mouvement hélicoïdal de ce dernier.
  • De préférence, le corps de transformation de mouvement comporte au moins une première rampe hélicoïdale ainsi qu'au moins une seconde rampe hélicoïdale, et l'organe rotatif d'accouplement est équipé d'un galet suiveur qui, lorsqu'il coopère avec la première rampe permet de provoquer la rotation de l'organe rotatif d'accouplement selon un premier sens de rotation, et qui, lorsqu'il coopère avec la seconde rampe permet de provoquer la rotation de l'organe rotatif d'accouplement selon un second sens de rotation. Cette conception permet d'obtenir l'accouplement et le désaccouplement des pistons d'une manière simple et fiable.
  • La pipette de prélèvement est préférentiellement conçue de sorte que la rotation de l'organe rotatif d'accouplement selon le premier sens de rotation est obtenue par une première surcourse vers le bas de la tige de commande à partir d'une position de fin de course de purge de celle-ci, et la rotation de l'organe rotatif d'accouplement selon le second sens de rotation est obtenue par une seconde surcourse vers le haut de la tige de commande à partir d'une position haute de pipetage de cette tige de commande. Ainsi, la pipette est conçue pour obtenir l'accouplement et le désaccouplement des pistons par simples translations de la tige de commande, dans des surcourses allant respectivement au-delà de la course de purge et en retrait par rapport à la position haute de pipetage. L'un des avantages liés à cette spécificité réside dans la simplicité de conception de la pipette, étant donné que c'est la même tige de commande, dans un mouvement selon un même degré de liberté de translation, qui permet alternativement d'effectuer les opérations de pipetage et les opérations d'accouplement et de désaccouplement des pistons.
  • De préférence, la première surcourse s'effectue à l'encontre d'un effort généré par un premier ressort de centrage tendant à repousser l'organe rotatif d'accouplement vers le haut relativement au corps de transformation de mouvement, et la seconde surcourse s'effectue à l'encontre d'un effort généré par un second ressort de centrage tendant à repousser l'organe rotatif d'accouplement vers le bas relativement au corps de transformation de mouvement.
  • De préférence, la pipette est configurée de sorte que le déplacement de la tige de commande s'effectue manuellement ou de façon motorisée, comme indiqué précédemment. A cet égard, il est noté que les pipettes hybrides entrent également dans le champ de protection de l'invention.
  • De préférence, le nombre N de pistons est supérieur ou égal à trois, mais une solution à deux pistons concentriques est également possible, sans sortir du cadre de l'invention.
  • La pipette de prélèvement est préférentiellement conçue de manière à pouvoir prélever une plage de volumes allant de 0,5 à 1250 µl, ou conçue de manière à pouvoir prélever une plage de volumes allant de 500 à 10000 µl.
  • Le piston le plus intérieur est solidaire en permanence du module d'accouplement. Alternativement, il pourrait également être accouplé et désaccouplé à la tige de commande, via le module d'accouplement. Selon encore une autre alternative, c'est le piston le plus extérieur qui pourrait être solidaire en permanence du module d'accouplement.
  • La pipette comprend un organe de commande de réglage du volume à prélever, du type bouton, molette, ou autre forme conventionnelle.
  • Enfin, il est noté que la pipette de prélèvement peut être une pipette monocanal ou multicanaux.
  • D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous.
    • BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
  • Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ;
    • la figure 1 représente une vue de face d'une pipette de prélèvement motorisée selon un mode de réalisation préféré de la présente invention ;
    • la figure 2 est une vue en coupe axiale d'une partie basse de la pipette montrée sur la figure précédente ;
    • la figure 3 est une vue en perspective d'un module d'accouplement de pistons mis en œuvre dans la pipette montrée sur les figures précédentes ;
    • la figure 4 est en coupe axiale de la figure précédente ;
    • la figure 5 est en vue en coupe prise selon la ligne V-V de la figure précédente ;
    • la figure 6 est une vue en perspective d'une partie basse du module d'accouplement montré sur les figures 3 et 4, coopérant avec les pistons de la pipette ;
    • les figures 7a à 7c schématisent des opérations de pipetage avec le module d'accouplement en première configuration ;
    • les figures 8a à 8c schématisent des opérations de pipetage avec le module d'accouplement en seconde configuration ;
    • les figures 9a à 9c schématisent des opérations de pipetage avec le module d'accouplement en troisième configuration ;
    • les figures 10a à 11b schématisent le passage de la première à la seconde configuration du module d'accouplement ;
    • les figures 12 à 13b schématisent le passage de la seconde à la troisième configuration du module d'accouplement ;
    • les figures 14a à 15b schématisent le passage de la troisième à la seconde configuration du module d'accouplement ; et
    • les figures 16a à 17b schématisent le passage de la seconde à la première configuration du module d'accouplement.
    EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS
  • En référence tout d'abord aux figures 1 à 5, il est représenté une pipette de prélèvement motorisée 1 selon un mode de réalisation préféré de l'invention.
  • De façon conventionnelle, cette pipette motorisée 1 est destinée à être tenue par la main d'un opérateur, qui, à l'aide de son pouce, est capable d'actionner un bouton de commande de la pipette pour engendrer la dispense d'un liquide qui a préalablement été aspiré.
  • Plus précisément, la pipette monocanal 1 comprend une poignée 6 formant le corps supérieur de la pipette, et au-dessus de laquelle se trouve le bouton de commande de pipetage 3 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 électronique 4 est prévu sur la poignée 6, ainsi que des organes de commande 8 tels que des boutons ou molettes, et notamment un organe de commande de réglage du volume à prélever.
  • La partie haute de la pipette est également équipée d'une unité de commande électronique 10 et d'un moteur 11, ce dernier étant préférentiellement à courant continu et commandé par l'unité 10.
  • L'arbre de sortie 13 du moteur 11 est couplé mécaniquement à un dispositif 15 de mise en translation d'une tige de commande 12 de la pipette, selon un axe longitudinal de pipette 9 correspondant également à la direction longitudinale de celle-ci. Il est noté que la plupart des éléments constitutifs de la pipette sont de formes révolutionnaires, et centrés sur cet axe 9.
  • 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.
  • Un éjecteur de cône 20 débouche vers le bas de la poignée 6. De façon conventionnelle, l'éjecteur 20 peut être mis en mouvement relativement à la poignée 6 et la partie basse 14, formant tous les deux un corps fixe 22 de la pipette.
  • L'une des particularités de l'invention réside dans le fait que la pipette est équipée de plusieurs pistons concentriques, ici trois pistons référencés 24a, 24b, 24c. Le nombre N de pistons pourrait néanmoins être supérieur ou inférieur à 3, sans sortir du cadre de l'invention.
  • Les trois pistons sont logés dans la partie basse 14, et centrés sur l'axe longitudinal 9. Le premier piston 24a, situé à l'intérieur, présente une section cylindrique de forme circulaire. Le second piston 24b présente une section transversale annulaire, entourant le premier piston 24. L'extrémité haute 24b' du second piston 24b définit un logement axial 26 ouvert vers le haut, et dont le fond est équipé d'un joint torique 28 traversé par le premier piston 24a. Néanmoins, en partie courante du second piston 24b, un faible jeu radial est prévu entre les deux pistons 24a, 24b, afin que l'air puisse y pénétrer. Il est indiqué que dans toute la description, les termes « haut » et « bas » sont à considérer en rapport avec la pipette maintenue dans la main de l'opérateur, avec une orientation telle que celle adoptée durant les opérations de pipetage, c'est-à-dire avec le bouton de commande 3 orienté vers le haut.
  • De façon analogue à celle exposée ci-dessus, l'extrémité haute 24c' du troisième piston 24c définit un logement axial 30 ouvert vers le haut, et dont le fond est équipé d'un joint torique 32 traversé par le second piston 24b. Néanmoins, en partie courante du troisième piston 24c, un faible jeu radial est prévu entre les deux pistons 24b, 24c, afin que l'air puisse y pénétrer.
  • Le troisième piston 24c présente une extrémité basse équipée d'un joint à lèvre 40 épousant la surface intérieur du corps fixe 22.
  • Chacun des second et troisième pistons 24b, 24c présente des ergots 34 s'étendant radialement vers l'extérieur et montés coulissant dans des rainures intérieures verticales 36 du corps fixe 22, comme cela est visible sur la figure 4. Cela permet de bloquer la rotation des pistons relativement au corps fixe 22 de la pipette.
  • Les pistons participent avec leurs extrémités inférieures à la délimitation d'une chambre unique d'aspiration 42, dont la partie basse communique avec un canal 44 de traversée du porte-cône 16.
  • A titre d'exemple indicatif, la pipette est destinée à permettre le prélèvement de liquide dans une plage de volumes allant de 0,5 à 1250 µl, ou dans une plage de volumes allant de 500 à 10000 µl. Dans le premier cas, il est par exemple prévu un premier piston 24a dont la capacité intrinsèque de prélèvement est de l'ordre de 50 µl, et un second piston 24b qui, lorsqu'il est associé au premier piston 24a, présentent ensemble une capacité intrinsèque de prélèvement de l'ordre de 350 µl, et enfin un troisième piston 24c qui, lorsqu'il est associé aux premier et second pistons 24a, 24b, présente une capacité intrinsèque de prélèvement est de l'ordre 1250 µl.
  • En fonction du volume désiré, réglé par l'opérateur via l'organe de commande dédié sur la pipette, l'unité de commande de commande 10 est capable d'ordonner la mise en fonctionnement soit :
    • du premier piston 24a uniquement ;
    • des premier et second pistons 24a, 24b ;
    • des premier, second et troisième pistons 24a-24c.
  • Pour ce faire, la pipette 1 est équipée d'un module d'accouplement 50 spécifique à l'invention, permettant d'accoupler et de désaccoupler chacun des pistons avec la tige de commande 12. Plus précisément, le module 50 est configuré de manière à pouvoir être amené dans trois configurations distinctes dans lesquelles il assure l'accouplement de la tige de commande 12 avec respectivement le premier piston 24a uniquement, les premier et second pistons 24a, 24b, et enfin les premier, second et troisième pistons 24a-24c.
  • Plus spécifiquement en référence aux figures 3 et 4, il va être décrit de manière détaillée le module d'accouplement 50.
  • Tout d'abord, le module 50 comporte une extension de tige de commande 52 solidaire en translation de la tige de commande 12, et s'étendant vers le bas à partir de cette même tige. De préférence, l'extension 52 est montée vissée à son extrémité haute sur l'extrémité basse de la tige de commande 12.
  • L'extrémité basse de l'extension 52, centrée sur l'axe 9, porte fixement et en permanence le premier piston 24a, une liaison vissée, collée ou autre, étant par exemple prévue entre leurs extrémités respectives.
  • En outre, le module 50 comporte un organe rotatif d'accouplement 56, agencé autour de l'extension de tige de commande 52. De préférence, cet organe 56 est réalisé à l'aide de deux pièces montées coulissantes l'une par rapport à l'autre, selon l'axe 9. Il s'agit d'abord d'une pièce haute 56a fixe en translation par rapport à la tige 12 et son extension 52, mais mobile en rotation relativement à celles-ci, selon l'axe 9. Il s'agit ensuite d'une pièce basse 56b couplée en rotation à la pièce haute 56a, par exemple par l'intermédiaire d'une clavette 60.
  • Un ressort de déploiement 62 est agencé entre les deux pièces 56a, 56b, de manière à générer un effort tendant à les écarter l'une de l'autre. Ce ressort de déploiement 62 est en appui contre une surface d'appui intérieur de la pièce basse 56b, et une bague d'accouplement des extrémités supérieures de la pièce haute 56a et de l'extension 52.
  • La pièce basse 56b est ainsi montée mobile en translation selon l'axe 9, relativement à l'extension 52 et à la tige de commande 12. Elle est par ailleurs équipée, à son extrémité basse, d'au moins un doigt d'accrochage de piston 64, de préférence deux doigts diamétralement opposés comme cela est montré sur la figure 3.
  • Chaque doigt d'accrochage 64 s'étend radialement vers l'extérieur à partir de la pièce basse 56b. Comme cela sera décrit ci-après, la position angulaire de ces doigts 64 conditionne le nombre de pistons accouplés au module 50.
  • Pour faire varier la position angulaire des doigts 64, le module d'accouplement 50 comporte en outre un corps de transformation de mouvement 66, destiné à transformer un mouvement de translation en un mouvement de rotation selon le même axe 9. En effet, ce corps 66 coopère avec la pièce haute 56a de l'organe rotatif d'accouplement 56 de sorte qu'un déplacement relatif de translation entre eux deux selon l'axe 9, conduise simultanément à une rotation relative entre eux deux selon ce même axe. Il s'agit donc d'obtenir un mouvement hélicoïdal de l'organe rotatif d'accouplement 56, qui est rendu possible grâce à des rampes prévues sur le corps 66 ainsi qu'à des galets suiveurs portés par l'organe rotatif 56.
  • Plus précisément, l'organe 56 est équipé de deux galets suiveurs 68 agencés de façon diamétralement opposés, et montés rotatifs selon un même axe transversal 76 orthogonal à l'axe 9. A chaque galet suiveur 68, il est associé une première rampe hélicoïdale 70a située à l'intérieur du corps 66, ainsi qu'une seconde rampe hélicoïdale 70b située également à l'intérieur du corps 66, en regard de la première rampe. La conception est telle que lorsque chaque galet suiveur 68 coopère avec sa première rampe associée 70a, il permet de provoquer la rotation de l'organe rotatif 56 selon un premier sens de rotation 72a autour de l'axe 9. A l'inverse, lorsqu'il coopère avec sa seconde rampe associée 70b, il permet de provoquer la rotation de l'organe rotatif 56 selon un second sens de rotation 72b opposé au premier sens.
  • Il est par ailleurs noté que chaque galet suiveur 68 est porté par un pion 74 de support en rotation centré sur l'axe 76, ce pion débouchant dans une ouverture radiale 78 du corps de transformation de mouvement 66.
  • Le positionnement axial de l'organe rotatif d'accouplement 56 par rapport au corps 66 est assuré par deux ressorts de compression, à savoir un premier ressort de centrage 80a tendant à repousser l'organe 56 vers le haut relativement au corps 66, et un second ressort de centrage 80b tendant à repousser l'organe rotatif d'accouplement vers le bas relativement au corps de transformation de mouvement 66.
  • Pour ce faire, le premier ressort 80a est logé à l'intérieur du corps 66 entre une extrémité basse de celui-ci et un épaulement 82 situé à l'extrémité haute de l'organe rotatif 66, tandis que le second ressort 80b est logé à l'intérieur du corps 66 entre une extrémité haute de ce dernier et le même épaulement 82. Il est noté par ailleurs que c'est sur cet épaulement que sont préférentiellement montés les galets suiveurs 68, via les pions 74.
  • En référence à présent à la figure 6, en combinaison avec les figures 3 et 4, il va à présent être décrit la coopération entre le module d'accouplement 50 et les premier et seconds pistons 24b, 24c, étant entendu que le premier piston 24a reste solidaire en permanence de ce module d'accouplement 50.
  • Au niveau de son extrémité haute 24b', le second piston 24b présente deux fentes d'accrochage 84b diamétralement opposées (une seule étant visible sur la figure 6). Chaque fente 84b est orientée circonférentiellement, ouverte dans la même direction à l'une de ses extrémités, et présente un fond de fente à l'extrémité opposée. Ces fentes 84b, destinées à coopérer avec les doigts 64 en forme d'ergots, sont ainsi définies par des crans 86b assimilables à ceux d'une liaison à baïonnette.
  • De façon analogue, au niveau de son extrémité haute 24c', le troisième piston 24c présente deux fentes d'accrochage 84c diamétralement opposées (une seule étant visible sur la figure 6). Chaque fente 84c est également orientée circonférentiellement, ouverte dans la même direction à l'une de ses extrémités, et présente un fond de fente à l'extrémité opposée. Ces fentes 84c, également destinées à coopérer avec les doigts 64 en forme d'ergots, sont définies par des crans 86c aussi assimilables à ceux d'une liaison à baïonnette.
  • Les fentes 84b, 84c sont regroupées par couple. Pour un même couple de fentes 84b, 84c tel que celui visible sur la figure 6, celles-ci sont situées en regard radialement l'une de l'autre. Elles sont en d'autres termes considérées comme superposées selon la direction radiale, en ne se recouvrant que de façon partielle selon la direction circonférentielle. En effet, les deux fentes 84b, 84c d'un même couple présentent des longueurs circonférentielles différentes, tout en présentant leurs fonds de fente alignés selon la direction radiale. Par conséquent, dans le mode de réalisation préféré qui est décrit et représenté sur les figures, cela implique que chaque cran 86b prévu sur le second piston 24b et délimitant la fente 84b, est plus long que le cran 86c prévu sur le troisième piston 24c et délimitant la fente 84c.
  • La largeur des fentes 84b, 84c est préférentiellement identique, et prévu pour que les doigts d'accrochage 64 puissent être déplacés circonférentiellement dans et en dehors de ces fentes. De préférence, la largeur de fente est légèrement supérieure au diamètre des doigts.
  • Avec cette configuration, le nombre de pistons accouplés à la pièce basse 56b du module 50 dépend ainsi de la position angulaire relative entre chaque doigt 64 et son couple de fentes associées 84b, 84c. La figure 6 schématise bien ce principe, puisque dans une première configuration du module 50 représentée avec le doigt 64 en trait plein, ce même doigt 64 adopte une position angulaire telle qu'il se situe en dehors des deux fentes 84b, 84c. Dans cette première configuration, les deux pistons 24b, 24c ne sont pas accouplés, seul le premier piston restant solidaire du module 50. Cette première configuration est par exemple adoptée par l'unité de commande pour le pipetage de volumes s'inscrivant dans une plage allant de 0,5 à 30 µl.
  • Dans une seconde configuration du module 50, représentée avec le doigt 64 en pointillé au milieu de la figure 6, chaque doigt 64 adopte une position angulaire telle qu'il se situe dans la fente 84b, mais en dehors de la fente 84c. La coopération entre le doigt 64 et le cran 86b s'apparente à une liaison à baïonnette. Par exemple, un décalage angulaire de 20 à 25° est prévu entre la position du doigt 64 de la première configuration, et celle de la seconde configuration. Dans celle-ci, les deux pistons 24a, 24b sont ainsi accouplés au module 50, mais pas le troisième piston 24c. Cette seconde configuration est par exemple adoptée par l'unité de commande pour le pipetage de volumes s'inscrivant dans une plage allant de 30 à 300 µl.
  • Dans une troisième configuration du module 50, représentée avec le doigt 64 en pointillé à droite de la figure 6, le doigt 64 adopte une position angulaire telle qu'il se situe dans les fentes 84b 84c, proche ou au contact des fonds de fente. La coopération entre le doigt 64 et les crans 86b, 86c s'apparente à des liaisons à baïonnette. Par exemple, un décalage angulaire de 20 à 25° est prévu entre la position du doigt 64 de la seconde configuration, et celle de la troisième configuration. Dans celle-ci, les trois pistons 24a-24c sont ainsi accouplés au module 50. Cette seconde configuration est par exemple adoptée par l'unité de commande pour le pipetage de volumes s'inscrivant dans une plage allant de 300 à 1250 µl.
  • En référence à présent aux figures 7a à 7c, il va être décrit le fonctionnement de la pipette 1 lorsque son module d'accouplement 50 se trouve dans la première configuration, à savoir avec seulement son premier piston intérieur 24a accouplé à ce module.
  • La figure 7a montre la pipette 1 avec sa tige de commande en position haute de pipetage, par exemple en fin de course d'aspiration. Le piston 24a accouplé au module 50 se trouve ainsi dans sa position la plus haute relativement au corps fixe 22 de pipette. Quant aux deux autres pistons 24b, 24c, ils sont dans une position inactive en butée basse contre le corps fixe 22. A ce stade, les galets suiveurs 68 sont sensiblement centrés par rapport au corps de transformation de mouvement 66, également en position haute.
  • La dispense du liquide aspiré est ensuite commandée par le bouton de commande, qui induit l'actionnement du moteur conduisant la tige de commande 12 à se déplacer vers le bas. Lors de cette course de dispense, le mouvement de la tige 12 vers le bas entraîne le module 50 qui coulisse donc également le long du corps fixe 22. Les pistons 24b, 24c restent eux immobiles, contrairement au premier piston 24a qui descend. L'état de la pipette en fin de course de dispense est représenté sur la figure 7b, tandis que la poursuite de la descente de la tige 12 conduit à la réalisation d'une course de purge, dont l'état final est représenté sur la figure 7c.
  • En référence à présent aux figures 8a à 8c, il va être décrit le fonctionnement de la pipette 1 lorsque son module d'accouplement 50 se trouve dans la seconde configuration, à savoir avec seulement ses premier et second pistons 24a, 24b accouplés à ce module.
  • La figure 8a montre la pipette 1 avec sa tige de commande en position haute de pipetage, par exemple en fin de course d'aspiration. Les pistons 24a, 24b accouplés au module 50 se trouvent dans leur position la plus haute relativement au corps fixe 22 de pipette. Au cours du pipetage, la position relative axiale de ces deux pistons reste inchangée. Quant au troisième piston 24c, il demeure dans une position inactive en butée basse contre le corps fixe 22. A ce stade, les galets suiveurs 68 sont sensiblement centrés par rapport au corps de transformation de mouvement 66, également en position haute.
  • La dispense du liquide aspiré est ensuite commandée par le bouton de commande, qui induit l'actionnement du moteur conduisant la tige de commande 12 à se déplacer vers le bas. Lors de cette course de dispense, le mouvement de la tige 12 vers le bas entraîne le module 50 qui coulisse donc également le long du corps fixe 22. Le piston 24c reste immobile, contrairement aux pistons 24a, 24b qui descendent simultanément. L'état de la pipette en fin de course de dispense est représenté sur la figure 8b, tandis que la poursuite de la descente de la tige 12 conduit à la réalisation d'une course de purge, dont l'état final est représenté sur la figure 8c.
  • En référence à présent aux figures 9a à 9c, il va être décrit le fonctionnement de la pipette 1 lorsque son module d'accouplement 50 se trouve dans la troisième configuration, à savoir avec tous ses pistons 24a-24c, accouplés à ce module.
  • La figure 9a montre la pipette 1 avec sa tige de commande en position haute de pipetage, par exemple en fin de course d'aspiration. Les pistons 24a-24c accouplés au module 50 se trouvent dans leur position la plus haute relativement au corps fixe 22 de pipette. Au cours du pipetage, la position relative axiale de ces trois pistons demeure inchangée. A ce stade, les galets suiveurs 68 sont sensiblement centrés par rapport au corps de transformation de mouvement 66, également en position haute. Tous comme dans les deux autres configurations, la position des galets 68 au sein du module n'est pas amenée à évoluer au cours du pipetage.
  • La dispense du liquide aspiré est ensuite commandée par le bouton de commande, qui induit l'actionnement du moteur conduisant la tige de commande 12 à se déplacer vers le bas. Lors de cette course de dispense, le mouvement de la tige 12 vers le bas entraîne le module 50 qui coulisse donc également le long du corps fixe 22. Les trois pistons 24a-24c descendent alors simultanément, poussés par la tige 12 et le module 50. L'état de la pipette en fin de course de dispense est représenté sur la figure 9b, tandis que la poursuite de la descente de la tige 12 conduit à la réalisation d'une course de purge, dont l'état final est représenté sur la figure 9c.
  • Les figures 10a à 10c et les figures 11a et 11b schématisent une opération visant à passer de la première configuration à la seconde configuration du module 50. Pour ce faire, une première surcourse est ordonnée par l'unité de commande, vers le bas à partir de la position de fin de course de purge telle que montrée sur la figure 7c.
  • Le corps 66 vient tout d'abord en butée basse sur le corps fixe 22. Au fur et à mesure que la première surcourse se poursuit, la pièce haute 56a de l'organe rotatif 56 est mise en rotation du fait de l'appui des galets suiveurs 68 sur leurs rampes 70a. Ce mouvement hélicoïdal est transmis à la pièce basse 56b, ainsi qu'à ses doigts d'accrochage 64. Il s'effectue à l'encontre de l'effort de rappel généré par le premier ressort de centrage 80a, en comprimant ce dernier. Au cours de ce mouvement, les doigts 64 de la partie basse 56b viennent ensuite en butée basse axiale contre les extrémités hautes 24b', 24c' des pistons 24b, 24c, cet état correspondant à celui représenté sur les figures 10a et 11a. Ensuite, la première surcourse se poursuit et la pièce haute 56a continue à être entraînée de manière hélicoïdale, tandis que la pièce basse 56b subit seulement une rotation selon l'axe 9 dans le premier sens 72a, du fait de son blocage en translation. Le mouvement relatif de translation entre les deux pièces 56a, 56b s'effectue à l'encontre de l'effort de rappel généré par le ressort de déploiement 62, en comprimant ce dernier.
  • Au cours de cette rotation dont l'étendue angulaire est parfaitement maîtrisée du fait qu'elle dépend directement de l'étendue de la surcourse axiale de la tige de commande 12, les doigts d'accrochage 64 pénètrent dans les fentes 84b. Cependant, ce déplacement angulaire des doigts 64, par exemple de l'ordre de 22,5°, n'est pas suffisant pour que ceux-ci pénètrent dans la fente 84c. L'insertion des doigts 64 dans les fentes 84b provoque l'accouplement du second piston 24b avec le module 50. Cet état d'accouplement mécanique est représenté sur les figures 10b et 11b.
  • Une fois l'accouplement réalisé, l'unité de commande de la pipette ordonne à la tige 12 d'être remontée en position de fin de purge, ce qui a pour conséquence de remonter simultanément les premier et second pistons 24a, 24b, comme cela est montré sur la figure 10c. Le troisième piston 24c reste quant à lui en position fixe.
  • Ensuite, des opérations de pipetage peuvent être ordonnées de manière classique, pour des volumes correspondant à la plage associée à l'ensemble des deux pistons 24a, 24b.
  • Les figures 12 à 12c et les figures 13a et 13b schématisent une opération visant à passer de la seconde configuration à la troisième configuration du module 50. Pour ce faire, une autre première surcourse de plus grande amplitude que la précédente est ordonnée par l'unité de commande, vers le bas à partir de la position de fin de course de purge telle que montrée sur la figure 12.
  • Le corps 66 vient tout d'abord en butée basse sur le corps fixe 22. Au fur et à mesure que la première surcourse se poursuit, la pièce haute 56a de l'organe rotatif 56 est mise en rotation du fait de l'appui des galets suiveurs 68 sur leurs rampes 70a. Ce mouvement hélicoïdal est transmis à la pièce basse 56b, ainsi qu'à ses doigts d'accrochage 64. Au cours de ce mouvement, les doigts 64 de la partie basse 56b viennent ensuite en butée basse axiale contre l'extrémité haute 24c' du piston 24c, cet état correspondant à celui représenté sur les figures 12a et 13a.
  • Ensuite, la première surcourse se poursuit et la pièce haute 56a continue à être entraînée de manière hélicoïdale vers le bas, tandis que la pièce basse 56b subit seulement une rotation selon l'axe 9 dans le premier sens 72a, du fait de son blocage en translation. Au cours de cette rotation dont l'étendue angulaire est parfaitement maîtrisée du fait qu'elle dépend directement de l'étendue de la surcourse axiale de la tige de commande 12, les doigts d'accrochage 64 pénètrent dans la fente 84c. Ce déplacement angulaire des doigts 64 est par exemple de l'ordre de 22,5°, et suffisant pour venir contre ou à proximité du fond des fentes 84b, 84c. L'insertion des doigts 64 dans les fentes 84c provoque l'accouplement du troisième piston 24b avec le module 50. Cet état d'accouplement mécanique est représenté sur les figures 12b et 13b.
  • Une fois l'accouplement réalisé, l'unité de commande de la pipette ordonne à la tige 12 d'être remontée en position de fin de purge, ce qui a pour conséquence de remonter simultanément les trois pistons 24a-24c, comme cela est montré sur la figure 12c. Ensuite, des opérations de pipetage peuvent être ordonnées de manière classique, pour des volumes correspondant à la plage associée à l'ensemble des trois pistons 24a-24c.
  • Bien entendu, il est noté qu'un passage direct de la première à la troisième configuration peut être ordonné par l'unité de commande de la pipette, en adaptant en conséquence l'amplitude de la première course vers le bas.
  • Les figures 14a à 14d et les figures 15a et 15b schématisent une opération visant à passer de la troisième configuration à la seconde configuration du module 50. Pour ce faire, une seconde surcourse est ordonnée par l'unité de commande, vers le haut à partir d'une position haute de pipetage telle que montrée sur la figure 14a.
  • Dans cet état de prélèvement de volume nominal associé à la troisième configuration, le corps 66 est en butée haute sur le corps fixe 22. Au fur et à mesure que la seconde surcourse se poursuit vers le haut, la pièce haute 56a de l'organe rotatif 56 est mise en rotation du fait de l'appui des galets suiveurs 68 sur leurs rampes 70b, comme cela est schématisé sur la figure 15a. Ce mouvement hélicoïdal est transmis à la pièce basse 56b, ainsi qu'à ses doigts d'accrochage 64. Il s'effectue à l'encontre de l'effort de rappel généré par le second ressort de centrage 80b, en comprimant ce dernier. Au cours de ce mouvement durant lequel le deux pistons 24b, 24c coulissent tout en restant fixes en rotation, les doigts 64 en mouvement hélicoïdal s'échappent progressivement de la fente 84c. A la fin de la seconde surcourse, les doigts 64 sont entièrement sortis des fentes 84c, de sorte que le troisième piston 24c est désaccouplé du module 50. Cet état est montré sur les figures 14b et 15b.
  • Ensuite, l'unité de commande de la pipette ordonne un déplacement vers le bas de la tige de commande 12, afin que les doigts 64 repoussent le troisième piston 24c dans sa position basse, en butée contre le corps fixe 22. Cette phase est représentée sur la figure 14c. Elle précède la phase ultime de remonté du module 50 et des deux pistons 24a, 24b, grâce à un déplacement axial vers le haut de la tige de commande 12 comme schématisé sur la figure 14d.
  • Ensuite, des opérations de pipetage peuvent être ordonnées de manière classique, pour des volumes correspondant à la plage associée à l'ensemble des deux pistons 24a, 24b.
  • Les figures 16a et 16b ainsi que les figures 17a et 17b schématisent une opération visant à passer de la seconde configuration à la première configuration du module 50. Pour ce faire, une autre seconde surcourse de plus grande amplitude que la précédente est ordonnée par l'unité de commande, vers le haut à partir d'une position haute de pipetage telle que montrée sur la figure 16a.
  • Dans cet état de prélèvement de volume nominal associé à la seconde configuration, le corps 66 est en butée haute sur le corps fixe 22. Au fur et à mesure que la seconde surcourse se poursuit vers le haut, la pièce haute 56a de l'organe rotatif 56 est mise en rotation du fait de l'appui des galets suiveurs 68 sur leurs rampes 70b, comme cela est schématisé sur la figure 17a. Ce mouvement hélicoïdal est transmis à la pièce basse 56b, ainsi qu'à ses doigts d'accrochage 64. Au cours de ce mouvement durant lequel le piston 24b coulisse tout en restant fixe en rotation, les doigts 64 en mouvement hélicoïdal s'échappent progressivement des fentes 84b. A la fin de la seconde surcourse, les doigts 64 sont entièrement sortis des fentes 84b, de sorte que le second piston 24b est désaccouplé du module 50. Cet état est montré sur les figures 16b et 17b.
  • Ensuite, l'unité de commande de la pipette ordonne un déplacement vers le bas de la tige de commande 12, afin que les doigts 64 repoussent le second piston 24b dans sa position basse, en butée contre le corps fixe 22 ou contre le troisième piston 24c déjà en position de butée basse. Cette phase, similaire à celle représentée sur la figure 14c, précède la phase ultime de remonté du module 50 et du seul piston 24a, grâce à un déplacement axial vers le haut de la tige de commande 12.
  • Ensuite, des opérations de pipetage peuvent être ordonnées de manière classique, pour des volumes correspondant à la plage associée à l'unique premier piston 24a.
  • Ici aussi, il est noté qu'un passage direct de la troisième à la première configuration peut être ordonné par l'unité de commande de la pipette, en adaptant en conséquence l'amplitude de la seconde course vers le haut.
  • 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.

Claims (15)

  1. Pipette de prélèvement (1) comprenant :
    - corps fixe (22) de pipette ;
    - une tige de commande (12) déplaçable en translation relativement au corps de pipette (22), selon un axe longitudinal (9) de la pipette ; et
    - une chambre d'aspiration (42) ;
    caractérisée en ce qu'elle comporte également :
    - un ensemble de N pistons concentriques (24a-24c), N correspondant à un entier supérieur ou égal à deux, chacun des pistons participant à la délimitation de ladite chambre d'aspiration (42) ; et
    - un module (50) d'accouplement de la tige de commande (12) avec l'ensemble de N pistons concentriques (24a-24c), ledit module étant configuré de manière à pouvoir être amené dans N configurations distinctes dans lesquelles il assure respectivement l'accouplement de la tige de commande (12) avec 1, 2,..., N pistons.
  2. Pipette de prélèvement selon la revendication 1, caractérisée
    en ce que le module d'accouplement (50) comprend au moins un doigt d'accrochage de piston (64) s'étendant radialement relativement à l'axe longitudinal (9) de pipette,
    en ce qu'au moins N-1 pistons (24b, 24c) présentent chacun une fente d'accrochage (84b, 84c) orientée et ouverte circonférentiellement, les fentes présentant des longueurs circonférentielles différentes pour chacun desdits au moins N-1 pistons,
    et en ce que ladite pipette est configurée de manière à ce que le doigt d'accrochage (64) puisse être déplacé circonférentiellement dans et en dehors des fentes (84b, 84c) situées en regard radialement les unes des autres.
  3. Pipette de prélèvement selon la revendication 2, caractérisée en ce que le module d'accouplement (50) comprend un organe rotatif d'accouplement (56) équipé à son extrémité basse dudit doigt (64), et monté rotatif à son extrémité haute sur la tige de commande (12), selon l'axe longitudinal (9) de pipette.
  4. Pipette de prélèvement selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'organe rotatif d'accouplement (56) est réalisé à l'aide de deux pièces (56a, 56b) montées coulissantes l'une par rapport à l'autre, selon l'axe longitudinal (9) de pipette, un ressort de déploiement (62) étant agencé entre ces deux pièces (56a, 56b) de manière à générer un effort tendant à les écarter l'une de l'autre.
  5. Pipette de prélèvement selon la revendication 4, caractérisée en ce que le module d'accouplement (50) comporte une extension de tige de commande (52) solidaire en translation de la tige de commande (12), et en ce que lesdites deux pièces de l'organe rotatif d'accouplement sont respectivement formées par une pièce haute (56a) et une pièce basse (56b), cette dernière étant montée mobile en translation selon l'axe longitudinal (9), relativement à l'extension de tige de commande (52).
  6. Pipette de prélèvement selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que le module d'accouplement (50) comprend en outre un corps de transformation de mouvement (66) coopérant avec l'organe rotatif d'accouplement (56) de sorte qu'un déplacement relatif de translation entre eux deux selon l'axe longitudinal (9), conduise simultanément à une rotation relative entre eux deux, également selon l'axe longitudinal (9).
  7. Pipette de prélèvement selon la revendication 6, caractérisée en ce que le corps de transformation de mouvement (66) comporte au moins une première rampe hélicoïdale (70a) ainsi qu'au moins une seconde rampe hélicoïdale (70b), et en ce que l'organe rotatif d'accouplement (56) est équipé d'un galet suiveur (68) qui, lorsqu'il coopère avec la première rampe (70a) permet de provoquer la rotation de l'organe rotatif d'accouplement (56) selon un premier sens de rotation (72a), et qui, lorsqu'il coopère avec la seconde rampe (70b) permet de provoquer la rotation de l'organe rotatif d'accouplement (56) selon un second sens de rotation (72b).
  8. Pipette de prélèvement selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle est conçue de sorte que la rotation de l'organe rotatif d'accouplement (56) selon le premier sens de rotation (72a) est obtenue par une première surcourse vers le bas de la tige de commande (12) à partir d'une position de fin de course de purge de celle-ci, et en ce que la rotation de l'organe rotatif d'accouplement (56) selon le second sens de rotation (72b) est obtenue par une seconde surcourse vers le haut de la tige de commande (12) à partir d'une position haute de pipetage de cette tige de commande.
  9. Pipette de prélèvement selon la revendication 8, caractérisée en ce que la première surcourse s'effectue à l'encontre d'un effort généré par un premier ressort de centrage (80a) tendant à repousser l'organe rotatif d'accouplement (56) vers le haut relativement au corps de transformation de mouvement (66), et en ce que la seconde surcourse s'effectue à l'encontre d'un effort généré par un second ressort de centrage (80b) tendant à repousser l'organe rotatif d'accouplement (56) vers le bas relativement au corps de transformation de mouvement (66).
  10. Pipette de prélèvement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est une pipette configurée de sorte que le déplacement de la tige de commande (12) s'effectue manuellement ou de façon motorisée.
  11. Pipette de prélèvement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le nombre N de pistons (24a-24c) est supérieur ou égal à trois.
  12. Pipette de prélèvement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est conçue de manière à pouvoir prélever une plage de volumes allant de 0,5 à 1250 µl, ou conçue de manière à pouvoir prélever une plage de volumes allant de 500 à 10000 µl.
  13. Pipette de prélèvement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un organe de commande de réglage du volume à prélever (8).
  14. Pipette de prélèvement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le piston (24a) le plus intérieur est solidaire en permanence du module d'accouplement (50).
  15. Pipette de prélèvement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est une pipette monocanal ou multicanaux.
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