EP4126367A1 - Procédés et dispositifs de codage et de décodage d'une séquence vidéo multi-vues - Google Patents

Procédés et dispositifs de codage et de décodage d'une séquence vidéo multi-vues

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Publication number
EP4126367A1
EP4126367A1 EP21732374.0A EP21732374A EP4126367A1 EP 4126367 A1 EP4126367 A1 EP 4126367A1 EP 21732374 A EP21732374 A EP 21732374A EP 4126367 A1 EP4126367 A1 EP 4126367A1
Authority
EP
European Patent Office
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piston
holder
piston holder
pipetting system
axes
Prior art date
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Granted
Application number
EP21732374.0A
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German (de)
English (en)
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EP4126367B1 (fr
Inventor
Bruno DUDEK
Stéphane Guichardon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gilson SAS
Original Assignee
Gilson SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Gilson SAS filed Critical Gilson SAS
Publication of EP4126367A1 publication Critical patent/EP4126367A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP4126367B1 publication Critical patent/EP4126367B1/fr
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Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • 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
    • B01L2200/02—Adapting objects or devices to another
    • B01L2200/025—Align devices or objects to ensure defined positions relative to each other
    • 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
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0689—Sealing
    • 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
    • B01L2200/08—Ergonomic or safety aspects of handling devices
    • B01L2200/087—Ergonomic aspects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0829—Multi-well plates; Microtitration plates

Definitions

  • the present invention relates to the field of multichannel pipetting systems, such as multichannel sampling pipettes, also called laboratory pipettes or alternatively air-displacement liquid transfer pipettes, intended for the calibrated sampling and introduction of liquid. in containers.
  • multichannel pipettes also called laboratory pipettes or alternatively air-displacement liquid transfer pipettes, intended for the calibrated sampling and introduction of liquid. in containers.
  • the invention preferably applies to sampling pipettes intended to be held in the hand by an operator during liquid sampling and dispensing operations, but also applies to automated pipetting systems.
  • the basic principle of a multichannel pipette is based on the variation of a volume, which causes a drop in pressure and the rise of the liquid in the sampling cone.
  • Gravimetry specifications are usually established according to the volume differences delivered between each pipetting, and between each channel of the multichannel pipette. This results in a need to control the movement of all the pistons generating pressure variations.
  • a piston holder extending in a transverse direction of the pipette is provided, this piston holder being conventionally called a “rake”.
  • a guide rod for the piston holder extending parallel to a longitudinal central axis of this same pipette.
  • a guide member makes it possible to guide the guide rod in sliding manner, along the longitudinal central axis.
  • a plurality of pistons is distributed along the piston holder, with each piston having a lower end slidably housed in a suction chamber, as well as a piston head mounted on the holder. pistons via a mechanical connection for mounting the piston on the piston carrier.
  • Each mechanical connection for mounting a piston on the piston carrier generally comprises a plane support orthogonal to the plane of the pistons, giving this connection a certain rigidity.
  • the latter can thus generate a resulting torque, with an axis perpendicular to the plane of the pistons and passing through the axis of the sliding connection of the guide rod.
  • This parasitic torque causes two major drawbacks, the first residing in the observation of a "rake effect", and the second corresponding to non-negligible friction of the piston holder and of the other movable elements of the pipette, during their operation. translational movement.
  • the rake effect is quantified by the difference in volume delivered between the two opposite end channels of the multichannel pipette. This effect therefore turns out to be directly impacted by the angular amplitude of the displacement of the piston holder, in the play of the sliding guide connection of the rod supporting this same piston holder.
  • the aim of the invention is therefore to propose a solution at least partially overcoming the problems mentioned above, encountered in the solutions of the prior art.
  • the invention firstly relates to a device for a multichannel pipetting system, the device comprising:
  • a guide rod for the piston holder extending parallel to a longitudinal central axis of the pipetting system, and orthogonally to the piston holder;
  • a guide member for the guide rod the latter being slidably mounted in the guide member, along the longitudinal central axis;
  • each piston having a lower end slidably housed in a suction chamber, as well as a piston head mounted on the piston holder via a connection mechanical assembly of the piston on the piston holder;
  • a row of sampling cone holder tips distributed in the transverse direction of the pipetting system, each tip communicating with one of the suction chambers, respectively.
  • the mechanical assembly connection for at least one of the pistons and preferably for several or for all of them, comprises two contact points jointly defining an axis of rotation of the piston head oriented orthogonally. or substantially orthogonally to the transverse direction and to the longitudinal central axis of the pipetting system.
  • the device further comprises, associated with said piston, elastic return means forcing the piston head upwards against the piston holder, to establish the two points of contact.
  • the invention thus breaks with the principle usually implemented on multichannel pipetting systems, namely the fact of providing a relatively high rigidity for the connections between the piston holder and the pistons, leading to a sort of embedding of the heads. piston in the piston carrier. In the invention, conversely, a certain flexibility is introduced into these connections, with the possibility for the piston head to pivot about its axis of rotation, defined by the two points of contact with the piston holder.
  • This degree of freedom of movement tolerated at the level of the piston heads makes it possible first of all to limit the rake effect on the piston carrier, which advantageously leads to gains in terms of precision / repeatability, allowing better performance to be obtained. gravimetric for the pipetting system.
  • This degree of freedom of movement also makes it possible to limit the friction and the risks of jamming of the elements moving in translation, in particular the piston holder and the pistons. This advantageously results in a reduction in the pipetting and purging efforts, thus leading to better ergonomics of use of the pipette when it is manual, or even to a reduction in the dimensioning of the drive motor and of the battery on the devices. motorized and hybrid pipettes.
  • the use of the piston seals to take up this parasitic torque makes it possible to simplify the design of the pipetting system, and thus to reduce its mass, since the opposite ends of the piston holder no longer need to be. individually guided by fixed parts of this system. On the contrary, the opposite ends of the piston holder can remain free, without connection with the other parts of the pipetting system.
  • the proposed solution advantageously allows the piston seals to withstand a high number of autoclave cycles, while continuing to provide the required sealing at their associated suction chambers, and without generating forces. friction prejudicial to ergonomics.
  • the proposed solution proves to be particularly efficient in terms of gravimetry and ergonomics of use, while ensuring a satisfactory service life for the piston seals.
  • the invention also preferably comprises at least one of the following optional characteristics, taken individually or in combination.
  • the elastic return means are formed by a helical spring of generally conical shape, of section narrowing from the bottom to the top.
  • This spring facilitate the pivoting of the piston head around the axis of rotation of the piston head, while ensuring the axial plating of the piston against the piston holder.
  • the elastic return means are formed by a spring in the form of a deformed wire.
  • the piston holder has two free opposite transverse ends.
  • the guide rod is slidably mounted in the guide member, via two sliding pivot connections spaced from one another along the longitudinal central axis.
  • Each piston carries, at its lower end, a seal bearing against an interior surface of the suction chamber associated with the piston.
  • the seal is a lip seal.
  • each mechanical assembly link The two contact points of each mechanical assembly link are arranged symmetrically with respect to an associated piston pin.
  • the suction chambers have parallel chamber axes.
  • All of the chamber axes can be arranged in the same transverse plane of the pipetting system, or even staggered in two separate parallel transverse planes of the pipetting system.
  • the piston heads can also be arranged staggered in the same two transverse planes defined by the chamber axes, so that these chamber axes coincide in pairs with the piston pins.
  • the piston heads can all be aligned along a transverse line arranged parallel to and between the two transverse planes defined by the chamber axes, so that the piston axes are inclined relative to their corresponding chamber axes.
  • the piston holder is made in two parts fixed one on the other, and between which are arranged the piston heads and the elastic return means.
  • the piston holder is made in one piece, for example for pipettes intended for sampling small volumes, such as 200 or 300 ⁇ L.
  • a subject of the invention is also a multichannel pipetting system comprising such a device, the pipetting system preferably being a manual, motorized or hybrid sampling pipette. Alternatively, it may for example be an automated pipetting system.
  • FIG. 1 shows a front view of an air displacement multichannel sampling pipette
  • FIG. 2 shows a view of a device according to a first preferred embodiment of the invention, forming an integral part of the pipette shown in the previous figure;
  • FIG. 2a shows a partial perspective view of the pipette shown in Figures 1 and 2;
  • FIG. 3 shows an axial sectional view of an upper part of the device shown in Figures 2 and 2a;
  • FIG. 4 is a perspective view of a lower part of the device shown in Figures 2 and 2a;
  • FIG. 5 is a side view of a lower part of the device
  • FIG. 5a shows a perspective view of the piston holder implemented in the first preferred embodiment
  • FIG. 5b is an enlarged perspective view of part of the piston holder shown in the previous figure
  • FIG. 6 shows an enlarged front view of part of the device shown in the preceding figures, showing the mechanical connection for mounting a piston on the piston holder;
  • FIG. 7a is a partial perspective view of the mechanical assembly link shown in the previous figure;
  • FIG. 7b is a partial perspective view of the mechanical assembly link, according to an alternative
  • FIG. 7c is a partial perspective view of the mechanical assembly link, according to yet another alternative.
  • FIG. 7d is a partial perspective view of the mechanical assembly link, according to yet another alternative
  • FIG. 7e is a partial perspective view of the mechanical assembly link, according to yet another alternative
  • FIG. 7f is a partial perspective view of the mechanical assembly link, according to yet another alternative.
  • FIG. 7g is a partial perspective view of the mechanical assembly link, according to yet another alternative.
  • FIG. 8 is a perspective view of the part of the device shown in FIG. 5;
  • FIG. 9 shows a view similar to that of Figure 6;
  • FIG. 10 shows a view similar to that of Figure 5, with the device in the form of a second preferred embodiment of the invention
  • FIG. 11 shows a perspective view of the piston holder implemented in the second preferred embodiment
  • FIG. 12 is a partially exploded perspective view showing the device according to a third preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 13 is a sectional view along a plane orthogonal to the piston holder of the previous figure.
  • FIG. 14 is a sectional view along a plane parallel to the piston holder of FIG. 12.
  • FIG. 1 to 3 there is shown a multichannel sampling pipette 1, according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the invention is not limited to pipettes, but applies to any multichannel pipetting system, and in particular to automated pipetting systems, called automatons.
  • the pipette is preferably intended for taking high volumes, for example 1200 ⁇ l. However, its design is also found to be suitable for sampling smaller volumes, for example 200 or 300 pL.
  • the pipette 1 with air displacement, manual, motorized or hybrid comprises in the upper part a body forming a handle 2, as well as a lower part 4 integrating at its lower end the tips carrying the sampling cone 6, on which cones or consumables 8 are intended to be fitted.
  • the sampling cone holder tips 6 are spaced from each other in a transverse direction of the pipetting system, also called the lateral pipette direction, and represented by the arrow 10.
  • Each tip 6 has a through orifice 12 communicating at its upper end with a suction chamber 13a, 13b, and at its lower end with a sampling cone 8.
  • the through orifice 12 is or is not centered on its associated nozzle 6, that is to say that it is or is not centered on a central axis 7 of the end piece on which the fitted cone is centered.
  • the pipette 1 has a longitudinal central axis 14, also corresponding to a longitudinal central axis of the lower part 4, and also to that of a device 32 specific to the invention.
  • the longitudinal central axis 14, passing through the handle 2, is usually placed so as to have an identical number of end pieces 6 arranged on either side thereof, in the transverse direction 10.
  • the axis 14 is parallel to the axes of the through holes 12 and to the axes 7 of their associated end pieces and cones 6, 8 , and also parallel to the direction of the height 15, corresponding to a direction of sliding / translation of the movable elements of the pipette, which will be described below.
  • each end piece 6 aligned in direction 10, so as to form a single transverse row of end pieces. Also, the central axis 7 of each end piece 6 intercepts the same straight line 9 extending in direction 10. As is known to those skilled in the art, the lower part 4 is preferably mounted in a screwed manner on the body 2 forming handle.
  • the lower part 4 comprises a fixed body 16, as well as an assembly 19 movable relative to this fixed body 16, in the direction of sliding 15.
  • the fixed body 16 of the lower part of the pipette is produced using several elements integral with one another, attached or made in one piece. It is in particular suction chambers 13a, 13b, and cone holder nozzles 6, these elements being completed by a fixed transverse support plate 21 through which the upper end of the chambers 13a, 13b passes. As shown partially in FIG. 2a, an external removable cover 17 is arranged around the fixed body 16, this cover generally covering the lower part of the device 32, so that only a lower part of the end pieces 6 protrude towards the bottom. bottom outside this cover 17. This has internal indentations for housing the edges of the fixed transverse support plate 21.
  • the movable assembly 19 comprises a piston holder 34, also called a rake, in the general shape of a bar which extends in the transverse direction 10, inside the cover 17.
  • Pistons 20a, 20b are distributed along the piston holder, being regularly spaced from each other in the transverse direction 10, and each oriented parallel to the axis 14.
  • the piston holder 34 is located generally above the pistons 20a, 20b, so as to be able to accommodate the piston heads. More precisely, these piston heads are blocked in translation by the piston holder 34 in both directions of the sliding direction 15, in order to be able to follow the back and forth movement of the piston holder in this same direction. .
  • Each piston 20a, 20b has a lower end slidably housed in one of the associated suction chambers 13a, 13b, themselves each communicating with one of the end pieces 6.
  • the movable assembly 19 of the lower part of the pipette 4 is fixedly connected to a guide rod 38 of the piston holder 34.
  • the guide rod 38 extends parallel to the longitudinal central axis 14, for example by being centered on the latter, implying that this rod 38 also extends orthogonally to the piston holder 34. It passes through the handle 2, being mounted to slide along the axis 14, in a fixed guide member 40 forming an integral part of the lower part pipette 4, while also entering the handle 2.
  • the guide rod 38 slidably housed in the fixed guide member 40, along the axis 14.
  • a return spring 42 for pipetting operations
  • a purge spring 44 are cylindrical helical compression springs, in axial bearing against the guide rod 38.
  • a shoulder 46a cooperates with a surface interior of the hollow guide member 40, so as to form a first sliding pivot connection.
  • the guide member 40 has a bore 46b traversed with minimal play by the rod 38, so as to form a second sliding pivot connection spaced from the first in direction 15. The spacing between the two connections is thus as high as possible, so as to obtain efficient guidance and to limit as much as possible the parasitic clearances of the guide rod 38.
  • FIGS. 3 to 5 show one of the features of the pipette concerning the arrangement of the chambers 13a, 13b, and of the pistons 20a, 20b.
  • the pistons are staggered, so as to form two transverse and parallel rows.
  • First pistons 20a form a first row of pistons by being inscribed in a first transverse plane PI of the pipette, that is to say that the piston pins 48a of these first pistons 20a are all inscribed in the same transverse plane.
  • PI parallel to directions 10 and 15.
  • second pistons 20b form a second row of pistons by fitting into a second transverse plane P2 of the pipette, parallel and distinct from plane PI.
  • the piston pins 48b of these second pistons 20b are thus all inscribed in the same second transverse plane P2, also parallel to the directions 10 and 15. Furthermore, in this first embodiment, the piston pins 48a, 48b are parallel between them, and the two planes PI, P2 located on either side of axis 14.
  • first chambers 13a form a first row of chambers by being inscribed in the first transverse plane PI, that is to say that the chamber axes 50a of these first chambers 13a are all inscribed in the same transverse plane PI, in being merged in pairs with the piston pins 48a of the first associated pistons 20a.
  • second chambers 13b form a second row of chambers by being inscribed in the second transverse plane P2, that is to say that the chamber axes 50b of these second chambers 13b are all inscribed in the same second transverse plane P2, being coincident two by two with the piston pins 48b of the second associated pistons 20b.
  • the piston holder 34 comprises a first series of seats 52a aligned in the transverse plane PI, as well as a second series of seats 52b aligned in the P2 plan.
  • the seats 52a are designed to house the piston heads 56 of the first pistons 20a, while the seats 52b are designed to house the piston heads 56 of the first pistons 20b.
  • FIG. 5 shows that the lower end of each piston 20a, 20b is equipped with a seal 47, bearing against an interior surface 49 of the associated suction chamber 13a, 13b.
  • the seal 47 for example made of an elastomeric material, is preferably a lip seal, even if other shapes can be envisaged, without departing from the scope of the invention.
  • the piston holder 34 is made in two parts 34a, 34b, fixed one on the other by being stacked in the direction 15.
  • the main part 34a is located above the other, and it is this which has a lower surface structured so as to reveal the seats 52a, 52b open downwards, for the reception of the piston heads 56.
  • the other part 34b forms a simple closing cover, pierced with orifices. passage 58 for the pistons 20a, 20b.
  • the passage orifices 58 are thus aligned in pairs with the seats 52a, 52b, in order to form spaces 60 in which the piston heads 56 are arranged.
  • FIG. 6 shows a mechanical connection 62 for mounting the piston head 56 on the piston holder 34.
  • This connection 62 is preferably that adopted for all the pistons 20a,
  • This two-point connection 62 is such that the axis of rotation of the piston head 66 is oriented orthogonally or substantially orthogonally to the transverse direction 10, and to the axis 14. In other words, this axis of rotation 66 is oriented orthogonally to the bar-shaped piston holder 34, which allows the piston 20a to pivot around its head relative to the piston holder 34, in a transverse plane defined by these same two elements 20a, 34.
  • the two contact points 64a, 64b are arranged symmetrically with respect to the piston pin 48a, moreover being diametrically opposed on the seat 52a.
  • the device 32 also comprises a return spring 68 forcing the piston head 56 upwards, against the seat 52a of the piston holder 34.
  • the spring 68 is here a helical spring of generally conical shape, with a section that tapers from the bottom to the top, and preferably centered on the piston pin 48a. The shape and orientation of this spring 68 facilitate the pivoting of the piston head 56 around the axis of rotation 66, while ensuring the axial plating of the piston 20a against the piston holder 34.
  • the spring 68, housed in the space 60 thus has a lower end resting against the closure cover 34b, and an upper end of smaller diameter, resting against a shoulder 70 of the piston 20a.
  • Figures 7a to 7g show several geometric alternatives for obtaining the two points of contact 64a, 64b of the mechanical assembly link 62.
  • FIG. 7a there is provided on the piston head 56 a surface 70 centered on the piston pin 48a, this surface 70 being here toric. It resides in two-point support on two members 72 of the seat 52a, arranged symmetrically with respect to the piston pin 48a.
  • the two members 72 are two flat surfaces inclined with respect to one another and parallel to the transverse direction 10, these surfaces 72 also being visible in FIG. 5b.
  • the surface 70 is a spherical surface, and it contacts the two inclined planar surfaces 72 provided on the piston holder.
  • the surface 70 is a conical surface, and it contacts two spherical surfaces 72 provided on the piston holder.
  • the surface 70 is a planar surface orthogonal to the piston pin 48a, and it contacts two spherical surfaces 72 provided on the piston holder.
  • the surface 70 is a spherical surface provided on the piston, and it contacts two spherical surfaces 72 provided on the piston holder.
  • the surface 70 is a spherical surface, and it contacts two cylindrical surfaces 72 provided on the piston holder, with intersecting axes at a point of the piston axis 48a.
  • the surface 70 is a toric surface of axis 48a, and it contacts two cylindrical surfaces 72 provided on the piston holder, still of intersecting axes at a point of the piston axis 48a.
  • the piston head 56 of each piston 20a, 20b can in fact pivot around its axis of rotation 66 defined by the two contact points 64a, 64b .
  • This degree of freedom of movement makes it possible to limit the rake effect on the piston holder 34, which advantageously leads to gains in terms of precision / repeatability, and obtaining better gravimetric performance.
  • This degree of freedom of movement also makes it possible to limit the friction and the risks of jamming of the movable elements in translation, in particular the piston holder 34 and the pistons 20a, 20b. This advantageously results in a reduction in the pipetting and purging efforts, thus leading to better ergonomics in use of the pipette.
  • the use of the piston seals 47 to take up this parasitic torque along the axis 14 makes it possible to simplify the design of the pipette, and to reduce its mass. Indeed, the opposite transverse ends of the piston holder 34 no longer need to be individually guided by fixed parts of the pipette, and they are moreover preferably free in the interior space defined by the cover 17 of the part. low, as can be seen in Figure 2a.
  • free ends it is meant ends not having any direct mechanical connection with the other parts of the pipette, in particular with the fixed parts.
  • the proposed solution also allows the piston seals 47 to withstand a high number of autoclave cycles, while providing the required sealing at their associated chambers 13a, 13b.
  • the autoclave consists of an operation making it possible to sterilize parts in the presence of saturated steam, at certain temperature and pressure conditions.
  • the combined action of temperature, pressure and water vapor can modify the dimensions of parts and in particular of joints.
  • FIGS 10 and 11 show a second preferred embodiment of the invention, in which the piston heads 56 are all aligned along a transverse line 84 arranged parallel to the transverse planes PI and P2 defined by the axes 50a, 50b of the chambers 13a , 13b, remaining staggered.
  • the transverse line 84 is also situated between the two planes PI and P2.
  • the piston pins 48a, 48b are all inclined relative to their corresponding chamber axes 50a, 50b, in a given direction for the first pistons 20a, and in the opposite direction for the second pistons 20b.
  • the inclination of the piston pins 48a, 48b changes during the translation, but in a range of angles quite small, ranging for example from 5 to 10 °.
  • the change in this inclination, during pipetting, is made possible by the elastic deformation of the springs 68 within the mechanical connections 62.
  • the seats 52a, 52b for receiving the piston heads 56 can also all be aligned with the piston holder 34, along the transverse line 84.
  • each end piece 6 is made in one piece with its associated suction chamber 13a, 13b.
  • the elastic return means for maintaining the piston head 56 against the rake 34.
  • These means here take the form of a clip 104 produced in a wire manner, comprising in particular two branches. end 106 each substantially orthogonal to directions 10 and 15, and axial bearing against two piston heads 56, respectively.
  • the clip adopts the general shape of C, with the lower part of the C formed by the two end branches 106 substantially parallel, with the upper part 108 of the C in axial bearing against an upper surface of the rake 34, and with a central part 110 of the C bypassing rake 34 in the direction orthogonal to direction 10.
  • each clip 104 is produced by a deformed wire which allows, thanks to its general C shape and its two end branches 106, to apply the restoring force to two adjacent piston heads 56.
  • each clip produced in a wire manner could retain a general U shape, but apply a restoring force to only one piston head 56.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne un dispositif pour système de pipetage multicanaux, comprenant un porte-pistons (34), une tige de guidage (38) du porte-pistons montée coulissante dans un organe de guidage (40), une pluralité de pistons (20a, 20b) présentant une extrémité basse logée à coulissement dans une chambre d'aspiration, ainsi qu'une tête de piston (56) montée sur le porte-pistons par l'intermédiaire d'une liaison mécanique (62). Selon l'invention, la liaison mécanique (62) comporte deux points de contact (64a, 64b) définissant conjointement un axe de rotation de tête de piston (66) orienté orthogonalement à la direction transversale (10) et à l'axe central longitudinal (14) du système de pipetage, et le dispositif comporte en outre, associé au piston (20a, 20b), des moyens élastiques de rappel (68) forçant la tête de piston (56) vers le haut contre le porte-pistons (34), pour l'établissement des deux points de contact (64a, 64b).

Description

DESCRIPTION
TITRE : SYSTEME DE PIPETAGE MULTICANAUX A CONCEPTION AMELIOREE DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention se rapporte au domaine des systèmes de pipetage multicanaux, tels que des pipettes de prélèvement multicanaux, également dénommées pipettes de laboratoire ou encore pipettes de transfert de liquide à déplacement d'air, destinées au prélèvement et à l'introduction calibrés de liquide dans des récipients.
L'invention s'applique de préférence aux pipettes de prélèvement destinées à être tenues en main par un opérateur durant les opérations de prélèvement et de dispense de liquide, mais s'applique également aux systèmes automatisés de pipetage.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
De l'art antérieur, il est connu des pipettes de prélèvement multicanaux disposant d'une conception du type intégrant un corps formant poignée, ainsi qu'une partie basse présentant à son extrémité plusieurs embouts porte cône de prélèvement de pipette, dont la fonction connue est de porter des cônes de prélèvement, également dits consommables.
De manière connue, le principe de base d'une pipette multicanaux repose sur la variation d'un volume, qui provoque une baisse de pression et la montée du liquide dans le cône de prélèvement. Les spécifications de gravimétrie sont habituellement établies selon les écarts de volume délivrés entre chaque pipetage, et entre chaque canal de la pipette multicanaux. Il en découle un besoin de maîtrise du déplacement de tous les pistons générant des variations de pression.
Sur une pipette multicanaux manuelle (dite également mécanique), motorisée ou hybride, il est prévu un porte-pistons s'étendant selon une direction transversale de la pipette, ce porte- pistons étant conventionnellement dénommé « râteau ». Il est également prévu une tige de guidage du porte-pistons s'étendant parallèlement à un axe central longitudinal de cette même pipette. De plus, un organe de guidage permet de guider à coulissement la tige de guidage, selon l'axe central longitudinal. Dans ce contexte, une pluralité de pistons est répartie le long du porte-pistons, avec chaque piston présentant une extrémité basse logée à coulissement dans une chambre d'aspiration, ainsi qu'une tête de piston montée sur le porte- pistons par l'intermédiaire d'une liaison mécanique de montage du piston sur le porte- pistons.
Chaque liaison mécanique de montage d'un piston sur le porte-pistons comporte généralement un appui plan orthogonal au plan des pistons, conférant une certaine rigidité à cette liaison. Celle-ci peut ainsi générer un couple résultant, d'axe perpendiculaire au plan des pistons et passant par l'axe de la liaison coulissante de la tige de guidage. Ce couple parasite entraîne deux inconvénients majeurs, le premier résidant dans l'observation d'un « effet râteau », et le second correspondant à des frottements non-négligeables du porte-pistons et des autres éléments mobiles de la pipette, au cours de leur mouvement de translation.
Pour rappel au sujet du premier inconvénient, l'effet râteau se quantifie par la différence de volume délivré entre les deux canaux extrêmes opposés de la pipette multicanaux. Cet effet s'avère donc directement impacté par l'amplitude angulaire de débattement du porte-pistons, dans le jeu de la liaison de guidage coulissant de la tige supportant ce même porte-pistons.
Par conséquent, en raison de l'effet râteau observé sur les conceptions actuelles, les pipettes multicanaux présentent des performances limitées en matière de gravimétrie.
Sur le second inconvénient relatif aux frottements et aux éventuels coincements des éléments mobiles de la pipette multicanaux, celle-ci s'en trouve affectée en matière d'ergonomie, particulièrement pour ce qui concerne les efforts de pipetage et de purge.
Il est noté que des inconvénients identiques ou similaires sont également observés sur des pipettes motorisées ou hybrides, ou encore sur tout autre type de système de pipetage multicanaux. Alternativement, il peut s'agir d'une cassette formant une partie basse destinée à être connectée sur un bras articulé d'un automate.
Par ailleurs, sur les pipettes multicanaux comportant un ressort de rappel et/ou de purge, lors de sa compression, ce ressort génère un autre couple parasite sur la tige de guidage, d'axe correspondant à son axe de translation au sein de la liaison de guidage coulissant. Le couple parasite est transmis au porte-pistons, avec pour conséquence le fait qu'il soit soumis à un autre mouvement parasite de rotation, autour de l'axe de translation précité. Cela constitue une autre source de différence de course de pipetage entre les pistons, selon leur éloignement par rapport à l'axe central longitudinal de la pipette. Cela génère également des risques de frottements / coincements supplémentaires entre le porte-pistons et les éléments environnants fixes de la pipette.
En conclusion, le ressort de rappel et/ou de purge est susceptible de dégrader encore davantage les performances en gravimétrie de la pipette, ainsi que l'ergonomie d'utilisation de la pipette pour ce qui concerne les efforts de pipetage et de purge.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention a donc pour but de proposer une solution remédiant au moins partiellement aux problèmes mentionnés ci-dessus, rencontrés dans les solutions de l'art antérieur.
Pour ce faire, l'invention a tout d'abord pour objet un dispositif pour système de pipetage multicanaux, le dispositif comprenant :
- un porte-pistons s'étendant selon une direction transversale du système de pipetage ;
- une tige de guidage du porte-pistons, la tige de guidage s'étendant parallèlement à un axe central longitudinal du système de pipetage, et orthogonalement au porte-pistons ;
- un organe de guidage de la tige de guidage, cette dernière étant montée coulissante dans l'organe de guidage, selon l'axe central longitudinal ;
- une pluralité de pistons répartis le long du porte-pistons, chaque piston présentant une extrémité basse logée à coulissement dans une chambre d'aspiration, ainsi qu'une tête de piston montée sur le porte-pistons par l'intermédiaire d'une liaison mécanique de montage du piston sur le porte-pistons ;
- une rangée d'embouts porte cône de prélèvement répartis selon la direction transversale du système de pipetage, chaque embout communiquant avec l'une des chambres d'aspiration, respectivement.
Selon l'invention, la liaison mécanique de montage, pour au moins l'un des pistons et de préférence pour plusieurs ou pour la totalité d'entre eux, comporte deux points de contact définissant conjointement un axe de rotation de tête de piston orienté orthogonalement ou sensiblement orthogonalement à la direction transversale et à l'axe central longitudinal du système de pipetage. Le dispositif comporte en outre, associé audit piston, des moyens élastiques de rappel forçant la tête de piston vers le haut contre le porte-pistons, pour l'établissement des deux points de contact. L'invention rompt ainsi avec le principe habituellement mis en œuvre sur les systèmes de pipetage multicanaux, à savoir le fait de prévoir une rigidité relativement élevée pour les liaisons entre le porte-pistons et les pistons, conduisant à une sorte d'encastrement des têtes de piston dans le porte-pistons. Dans l'invention, à l'inverse, une certaine souplesse est introduite dans ces liaisons, avec la possibilité pour la tête de piston de pivoter autour de son axe de rotation, défini par les deux points de contact avec le porte-pistons.
Ce degré de liberté de mouvement toléré au niveau des têtes de piston permet tout d'abord de limiter l'effet râteau sur le porte-pistons, ce qui entraîne avantageusement des gains en termes de précision / répétatibilité, permettant l'obtention de meilleures performances gravimétriques pour le système de pipetage. Ce degré de liberté de mouvement permet également de limiter les frottements et les risques de coincement des éléments mobiles en translation, en particulier le porte-pistons et les pistons. Il en découle avantageusement une réduction des efforts de pipetage et de purge, conduisant ainsi à une meilleure ergonomie d'utilisation de la pipette lorsqu'elle est manuelle, ou encore à une réduction du dimensionnement du moteur d'entraînement et de la batterie sur les pipettes motorisées et hybrides.
En outre, grâce au positionnement particulier des deux points de contact de la liaison mécanique de montage de la tête de piston, il devient aisé de reprendre le couple parasite résultant du ressort de rappel et/ou de purge, à l'aide des joints équipant les pistons. En effet, ce couple parasite s'exerçant selon l'axe de translation de la tige de guidage est directement transmis au porte-pistons, puis aux pistons, et enfin aux joints qui établissent des points de contact radiaux dans leurs chambres d'aspiration respectives. Cette manière de reprendre le couple parasite selon l'axe de translation de la tige de guidage, via les joints de piston, limite fortement l'effet râteau tout en réduisant les frottements des éléments mobiles de la pipette. Les performances gravimétriques de la pipette s'en trouvent encore davantage augmentées, de même que les efforts de pipetage et de purge peuvent encore être davantage réduits.
En outre, l'utilisation des joints de piston pour reprendre ce couple parasite permet de simplifier la conception du système de pipetage, et ainsi d'en réduire la masse, puisque les extrémités opposées du porte-pistons n'ont plus besoin d'être guidées individuellement par des parties fixes de ce système. Au contraire, les extrémités opposées du porte-pistons peuvent rester libres, sans liaison avec les autres parties du système de pipetage.
Enfin, il est noté que la solution proposée permet avantageusement aux joints de piston de tenir un nombre élevé de cycles en autoclave, tout en continuant à procurer l'étanchéité requise au niveau de leurs chambres d'aspiration associées, et sans générer d'efforts de frottements préjudiciables à l'ergonomie. Ainsi, la solution proposée se révèle particulièrement performante en termes de gravimétrie et d'ergonomie d'utilisation, tout en assurant une durée de vie satisfaisante pour les joints de piston.
L'invention comporte également, de préférence, au moins l'une des caractéristiques optionnelles suivantes, prises isolément ou en combinaison.
De préférence, les moyens élastiques de rappel sont formés par un ressort hélicoïdal de forme générale conique, de section se rétrécissant en allant du bas vers le haut. La forme et l'orientation de ce ressort facilitent le pivotement de la tête de piston autour de l'axe de rotation de tête de piston, tout en assurant le plaquage axial du piston contre le porte- pistons.
Alternativement, les moyens élastiques de rappel sont formés par un ressort en forme de un fil déformé.
Le porte-pistons présente deux extrémités opposées transversales libres.
La tige de guidage est montée coulissante dans l'organe de guidage, par l'intermédiaire de deux liaisons pivot glissant espacées l'une de l'autre selon l'axe central longitudinal.
Chaque piston porte, à son extrémité basse, un joint d'étanchéité en appui contre une surface intérieure de la chambre d'aspiration associée au piston.
De préférence, le joint d'étanchéité est un joint à lèvre.
Les deux points de contact de chaque liaison mécanique de montage sont agencés symétriquement par rapport à un axe de piston associé.
Les deux points de contact de chaque liaison mécanique de montage sont réalisés de l'une quelconque des manières suivantes :
- à l'aide d'une surface torique prévue sur le piston, et de deux surfaces planes inclinées l'une par rapport à l'autre, et prévues sur le porte-pistons ;
- à l'aide d'une surface sphérique prévue sur le piston, et de deux surfaces planes inclinées l'une par rapport à l'autre, et prévues sur le porte-pistons ;
- à l'aide d'une surface conique prévue sur le piston, et de deux surfaces sphériques prévues sur le porte-pistons ;
- à l'aide d'une surface plane prévue sur le piston, et de deux surfaces sphériques prévues sur le porte-pistons ;
- à l'aide d'une surface sphérique prévue sur le piston, et de deux surfaces sphériques prévues sur le porte-pistons ;
- à l'aide d'une surface sphérique prévue sur le piston, et de deux surfaces cylindriques prévues sur le porte-pistons, d'axes sécants ; ou
- à l'aide d'une surface torique prévue sur le piston, et de deux surfaces cylindriques prévues sur le porte-pistons, d'axes sécants.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les chambres d'aspiration présentent des axes de chambres parallèles.
Tous les axes de chambre peuvent être agencés dans un même plan transversal du système de pipetage, ou bien encore agencés en quinconce dans deux plans transversaux parallèles distincts du système de pipetage. Dans ce dernier cas, les têtes de piston peuvent également être agencées en quinconce dans les mêmes deux plans transversaux définis par les axes de chambre, de sorte que ces axes de chambre soient confondus deux à deux avec les axes de piston. Alternativement, les têtes de piston peuvent toutes être alignées selon une ligne transversale agencée parallèlement et entre les deux plans transversaux définis par les axes de chambre, de sorte que les axes de piston soient inclinés par rapport à leurs axes de chambre correspondants.
De préférence, le porte-pistons est réalisé en deux parties fixées l'une sur l'autre, et entre lesquelles sont agencés les têtes de piston et les moyens élastiques de rappel. Alternativement, le porte-pistons est réalisé d'une seule pièce, par exemple pour les pipettes destinées au prélèvement de petits volumes, comme 200 ou 300pL.
Enfin, l'invention a également pour objet un système de pipetage multicanaux comprenant un tel dispositif, le système de pipetage étant préférentiellement une pipette de prélèvement manuelle, motorisées ou hybride. Alternativement, il peut par exemple s'agir d'un système automatisé de pipetage. 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 ;
[Fig. 1] représente une vue de face d'une pipette de prélèvement multicanaux à déplacement d'air ;
[Fig. 2] représente une vue d'un dispositif selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention, faisant partie intégrante de la pipette montrée sur la figure précédente ;
[Fig. 2a] représente une vue partielle en perspective de la pipette montrée sur les figures 1 et 2 ;
[Fig. 3] représente une vue en coupe axiale d'une partie supérieure du dispositif montré sur les figures 2 et 2a ;
[Fig. 4] est une vue en perspective d'une partie inférieure du dispositif montré sur les figures 2 et 2a ;
[Fig. 5] est une vue de côté d'une partie inférieure du dispositif ;
[Fig. 5a] représente une vue en perspective du porte-pistons mis en œuvre dans le premier mode de réalisation préféré ;
[Fig. 5b] est une vue agrandie en perspective d'une partie du porte-pistons montré sur la figure précédente ;
[Fig. 6] représente une vue agrandie de face d'une partie du dispositif montré sur les figures précédentes, représentant la liaison mécanique de montage d'un piston sur le porte-pistons ; [Fig. 7a] est une vue partielle en perspective de la liaison mécanique de montage montrée sur la figure précédente ;
[Fig. 7b] est une vue partielle en perspective de la liaison mécanique de montage, selon une alternative ;
[Fig. 7c] est une vue partielle en perspective de la liaison mécanique de montage, selon encore une autre alternative ;
[Fig. 7d] est une vue partielle en perspective de la liaison mécanique de montage, selon encore une autre alternative ; [Fig. 7e] est une vue partielle en perspective de la liaison mécanique de montage, selon encore une autre alternative ;
[Fig. 7f] est une vue partielle en perspective de la liaison mécanique de montage, selon encore une autre alternative ;
[Fig. 7g] est une vue partielle en perspective de la liaison mécanique de montage, selon encore une autre alternative ;
[Fig. 8] représente une vue en perspective de la partie du dispositif montrée sur la figure 5 ; [Fig. 9] représente une vue similaire à celle de la figure 6 ;
[Fig. 10] représente une vue similaire à celle de la figure 5, avec le dispositif se présentant sous la forme d'un second mode de réalisation préféré de l'invention ;
[Fig. 11] représente une vue en perspective du porte-pistons mis en œuvre dans le second mode de réalisation préféré ;
[Fig. 12] représente une vue en perspective partiellement éclatée, montrant le dispositif selon un troisième mode de réalisation préféré de l'invention ;
[Fig. 13] est une vue en coupe selon un plan orthogonal au porte-pistons de la figure précédente ; et
[Fig. 14] est une vue en coupe selon un plan parallèle au porte-pistons de la figure 12.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS
En référence tout d'abord aux figures 1 à 3, il est représenté une pipette de prélèvement multicanaux 1, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention. Néanmoins, l'invention n'est pas limitée aux pipettes, mais s'applique à tout système de pipetage multicanaux, et notamment aux systèmes automatisés de pipetage, dits automates.
Dans ce mode de réalisation des figures 1 à 3, la pipette est préférentiellement destinée au prélèvement de volumes élevés, par exemple 1200 pl. Néanmoins, sa conception se révèle également adaptée au prélèvement de volumes plus faibles, par exemple 200 ou 300pL.
La pipette 1 à déplacement d'air, manuelle, motorisée ou hybride, comprend en partie supérieure un corps formant poignée 2, ainsi qu'une partie basse 4 intégrant à son extrémité inférieure des embouts porte cône de prélèvement 6, sur lesquels des cônes ou consommables 8 sont destinés à être emmanchés. Les embouts porte cône de prélèvement 6 sont espacés les uns des autres selon une direction transversale du système de pipetage, également dite direction latérale de pipette, et représentée par la flèche 10. Chaque embout 6 présente un orifice traversant 12 communiquant à son extrémité supérieure avec une chambre d'aspiration 13a, 13b, et à son extrémité inférieure avec un cône de prélèvement 8. L'orifice traversant 12 est centré ou non sur son embout 6 associé, c'est-à-dire qu'il est ou non centré sur un axe central 7 de l'embout sur lequel est centré le cône emmanché.
La pipette 1 présente un axe central longitudinal 14, correspondant également à un axe central longitudinal de la partie basse 4, et aussi à celui d'un dispositif 32 spécifique à l'invention. Cet axe 14, parallèle à une direction de la hauteur 15 de la pipette, est orthogonal à la direction transversale 10. L'axe central longitudinal 14, traversant la poignée 2, est habituellement placé de manière à disposer d'un nombre identique d'embouts 6 disposés de part et d'autre de celui-ci, selon la direction transversale 10. En outre, généralement, l'axe 14 est parallèle aux axes des orifices traversants 12 et aux axes 7 de leurs embouts et cônes associés 6, 8, et également parallèle à la direction de la hauteur 15, correspondant à une direction de coulissement / translation des éléments mobiles de la pipette, qui seront décrits ci-après.
Dans l'exemple montré sur les figures 1 à 3, il est prévu douze embouts 6 alignés selon la direction 10, de manière à former une rangée transversale unique d'embouts. Aussi, l'axe central 7 de chaque embout 6 intercepte une même droite 9 s'étendant selon la direction 10. Comme cela est connu de l'homme du métier, la partie basse 4 est préférentiellement montée de façon vissée sur le corps 2 formant poignée.
L'une des particularités de l'invention réside dans la conception du dispositif 32, qui forme la quasi-totalité de la partie basse 4, ainsi qu'une faible portion de la poignée 2. Le dispositif 32 est montré dans son entièreté sur la figure 2, mais la description de son premier mode de réalisation préféré sera faite au regard de toutes les figures 2 à 9.
De manière connue, la partie basse 4 comprend un corps fixe 16, ainsi qu'un ensemble 19 mobile par rapport à ce corps fixe 16, selon la direction de coulissement 15.
Le corps fixe 16 de la partie basse de pipette est réalisé à l'aide de plusieurs éléments solidaires les uns des autres, rapportés ou fabriqués d'un seul tenant. Il s'agit en particulier des chambres d'aspiration 13a, 13b, et des embouts porte cône 6, ces éléments étant complétés par une platine transversale fixe de maintien 21 traversée par l'extrémité haute des chambres 13a, 13b. Comme cela est montré partiellement sur la figure 2a, un capot amovible extérieur 17 est agencé autour du corps fixe 16, ce capot venant globalement recouvrir la partie basse du dispositif 32, de sorte que seule une partie inférieure des embouts 6 soit en saillie vers le bas en dehors de ce capot 17. Celui présente intérieurement des empreintes pour le logement des chants de la platine transversale fixe de maintien 21. L'ensemble mobile 19 comporte quant à lui un porte-pistons 34, également dit râteau, en forme générale de barre qui s'étend selon la direction transversale 10, à l'intérieur du capot 17. Des pistons 20a, 20b sont répartis le long du porte-pistons, en étant régulièrement espacés les uns des autres selon la direction transversale 10, et chacun orienté parallèlement à l'axe 14. Le porte-pistons 34 est situé globalement au-dessus des pistons 20a, 20b, de manière à pouvoir loger les têtes de piston. De manière plus précise, ces têtes de piston sont bloquées en translation par le porte-pistons 34 dans les deux sens de la direction de coulissement 15, afin de pouvoir suivre le mouvement de va-et-vient du porte-pistons selon cette même direction.
Chaque piston 20a, 20b présente une extrémité basse logée à coulissement dans l'une des chambres d'aspiration associée 13a, 13b, elles-mêmes communiquant chacune avec l'un des embouts 6.
L'ensemble mobile 19 de la partie basse de pipette 4 est raccordé fixement à une tige de guidage 38 du porte-pistons 34. La tige de guidage 38 s'étend parallèlement à l'axe central longitudinal 14, par exemple en étant centrée sur celui-ci, impliquant que cette tige 38 s'étend également orthogonalement au porte-pistons 34. Elle traverse la poignée 2, en étant montée coulissante selon l'axe 14, dans un organe de guidage fixe 40 faisant partie intégrante de la partie basse de pipette 4, tout en pénétrant également dans la poignée 2.
Plus spécifiquement en référence à la figure 3, il est représenté la tige de guidage 38 logée à coulissement dans l'organe fixe de guidage 40, selon l'axe 14. Il est prévu, radialement entre les deux, un ressort de rappel 42 pour les opérations de pipetage, et un ressort de purge 44. Il s'agit des ressorts hélicoïdaux cylindriques de compression, en appui axial contre la tige de guidage 38. En partie haute de cette tige 38, un épaulement 46a coopère avec une surface intérieure de l'organe de guidage creux 40, de manière à former une première liaison pivot glissant. De plus, à son extrémité basse, l'organe de guidage 40 présente un alésage 46b traversé avec un jeu minimal par la tige 38, de manière à former une seconde liaison pivot glissant espacée de la première selon la direction 15. L'espacement entre les deux liaisons est ainsi le plus élevé possible, de manière à obtenir un guidage performant et à limiter au mieux les jeux parasites de la tige de guidage 38.
Pour ce premier mode de réalisation préféré, les figures 3 à 5 montrent l'une des particularités de la pipette concernant la disposition des chambres 13a, 13b, et des pistons 20a, 20b. Les pistons sont disposés en quinconce, de manière à former deux rangées transversales et parallèles. Des premiers pistons 20a forment une première rangée de pistons en s'inscrivant dans un premier plan transversal PI de la pipette, c'est-à-dire que les axes de piston 48a de ces premiers pistons 20a sont tous inscrits dans le même plan transversal PI, parallèle aux directions 10 et 15. De manière analogue, des seconds pistons 20b forment une seconde rangée de pistons en s'inscrivant dans un second plan transversal P2 de la pipette, parallèle et distinct du plan PI. Les axes de piston 48b de ces seconds pistons 20b sont ainsi tous inscrits dans le même second plan transversal P2, également parallèle aux directions 10 et 15. En outre, dans ce premier mode de réalisation, les axes de piston 48a, 48b sont parallèles entre eux, et les deux plans PI, P2 situés de part et d'autre de l'axe 14.
Cette disposition particulière des pistons s'applique également aux chambres d'aspiration 13a, 13b. En effet, les chambres sont disposées en quinconce, de manière à former deux rangées transversales et parallèles. Des premières chambres 13a forment une première rangée de chambres en s'inscrivant dans le premier plan transversal PI, c'est-à-dire que les axes de chambre 50a de ces premières chambres 13a sont tous inscrits dans le même plan transversal PI, en étant confondus deux à deux avec les axes de piston 48a des premiers pistons associés 20a. De manière analogue, des secondes chambres 13b forment une seconde rangée de chambres en s'inscrivant dans le second plan transversal P2, c'est-à-dire que les axes de chambre 50b de ces secondes chambres 13b sont tous inscrits dans le même second plan transversal P2, en étant confondus deux à deux avec les axes de piston 48b des seconds pistons associés 20b. Comme cela est représenté sur les figures 5a, 5b et 6, pour aboutir à cet agencement particulier, le porte-pistons 34 comporte une première série de sièges 52a alignés dans le plan transversal PI, ainsi qu'une seconde série de sièges 52b alignés dans le plan P2. Les sièges 52a sont prévus pour loger les têtes de piston 56 des premiers pistons 20a, tandis que les sièges 52b sont prévus pour loger les têtes de piston 56 des premiers pistons 20b.
La figure 5 montre que l'extrémité basse de chaque piston 20a, 20b est équipée d'un joint d'étanchéité 47, en appui contre une surface intérieure 49 de la chambre d'aspiration associée 13a, 13b. Le joint 47, par exemple réalisé en matériau élastomère, est préférentiellement un joint à lèvre, même si d'autres formes peuvent être envisagées, sans sortir du cadre de l'invention.
La manière dont les têtes de piston 56 coopèrent avec le porte-pistons est spécifique à la présente invention, et elle va être décrite en référence à la figure 6. A cet égard, il est noté que les enseignements de cette figure 6 s'appliquent à la fois aux premiers et aux seconds pistons 20a, 20b. Dans la suite, par commodité, il sera fait uniquement référence à un premier piston 20a.
Tout d'abord, le porte-pistons 34 est réalisé en deux parties 34a, 34b, fixées l'une sur l'autre en étant empilées selon la direction 15. La partie principale 34a est située au-dessus de l'autre, et c'est elle qui présente une surface inférieure structurée de manière à laisser apparaître les sièges 52a, 52b ouverts vers le bas, pour la réception des têtes de piston 56. L'autre partie 34b forme un simple capot de fermeture, percé d'orifices de passage 58 pour les pistons 20a, 20b. Les orifices de passage 58 sont ainsi alignés deux à deux avec les sièges 52a, 52b, afin de former des espaces 60 dans lesquels sont agencées les têtes de piston 56. Alternativement, il demeure possible de réaliser le porte-pistons 34 en une seule partie, c'est- à-dire réalisée d'un seul tenant / d'une seule pièce, par exemple par moulage. Cette solution de réalisation en une seule pièce du râteau 34 est d'ailleurs privilégiée par exemple pour des parties basses de pipette destinées au prélèvement de petits volumes, comme 200 ou 300pL. La figure 6 montre une liaison mécanique 62 de montage de la tête de piston 56 sur le porte- pistons 34. Cette liaison 62 est préférentiellement celle adoptée pour tous les pistons 20a,
20b de la pipette. Elle comporte deux points de contact 64a, 64b définissant conjointement un axe de rotation de tête de piston 66. Cette liaison bi-ponctuelle 62 est telle que l'axe de rotation de la tête de piston 66 est orienté orthogonalement ou sensiblement orthogonalement à la direction transversale 10, et à l'axe 14. En d'autres termes, cet axe de rotation 66 est orienté orthogonalement au porte-pistons 34 en forme de barre, ce qui permet au piston 20a de pivoter autour de sa tête relativement au porte-pistons 34, dans un plan transversal défini par ces deux mêmes éléments 20a, 34.
Les deux points de contacts 64a, 64b sont agencés symétriquement par rapport à l'axe de piston 48a, en étant par ailleurs diamétralement opposés sur le siège 52a.
Pour maintenir les deux points de contact 64a, 64b, le dispositif 32 comporte également un ressort de rappel 68 forçant la tête de piston 56 vers le haut, contre le siège 52a du porte- pistons 34. Le ressort 68 est ici un ressort hélicoïdal de forme générale conique, de section se rétrécissant en allant du bas vers le haut, et de préférence centré sur l'axe de piston 48a. La forme et l'orientation de ce ressort 68 facilitent le pivotement de la tête de piston 56 autour de l'axe de rotation 66, tout en assurant le plaquage axial du piston 20a contre le porte- pistons 34. Le ressort 68, logé dans l'espace 60, présente ainsi une extrémité basse en appui contre le capot de fermeture 34b, et une extrémité haute de plus petit diamètre, en appui contre un épaulement 70 du piston 20a.
Les figures 7a à 7g montrent plusieurs alternatives géométriques pour l'obtention des deux points de contact 64a, 64b de la liaison mécanique de montage 62.
Tout d'abord sur la figure 7a, il est prévu sur la tête de piston 56 une surface 70 centrée sur l'axe de piston 48a, cette surface 70 étant ici torique. Elle réside en appui bi-ponctuel sur deux organes 72 du siège 52a, agencés symétriquement par rapport à l'axe de piston 48a. Ici, les deux organes 72 sont deux surfaces planes inclinées l'une par rapport à l'autre et parallèles à la direction transversale 10, ces surfaces 72 étant également visibles sur la figure 5b.
Sur la figure 7b, la surface 70 est une surface sphérique, et elle contacte les deux surfaces planes inclinées 72 prévues sur le porte-pistons.
Sur la figure 7c, la surface 70 est une surface conique, et elle contacte deux surfaces sphériques 72 prévues sur le porte-pistons.
Sur la figure 7d, la surface 70 est une surface plane orthogonale à l'axe de piston 48a, et elle contacte deux surfaces sphériques 72 prévues sur le porte-pistons. Sur la figure 7e, la surface 70 est une surface sphérique prévue sur le piston, et elle contacte deux surfaces sphériques 72 prévues sur le porte-pistons.
Sur la figure 7f, la surface 70 est une surface sphérique, et elle contacte deux surfaces cylindriques 72 prévues sur le porte-pistons, d'axes sécants en un point de l'axe de piston 48a. Enfin, sur la figure 7g, la surface 70 est une surface torique d'axe 48a, et elle contact deux surfaces cylindriques 72 prévues sur le porte-pistons, toujours d'axes sécants en un point de l'axe de piston 48a.
En référence aux figures 8 et 9, il va être décrit les différents avantages conférés par l'invention.
Tout d'abord, grâce à la souplesse introduite dans la liaison mécanique de montage 62, la tête de piston 56 de chaque piston 20a, 20b peut en effet pivoter autour de son axe de rotation 66 défini par les deux points de contact 64a, 64b. Ce degré de liberté de mouvement permet de limiter l'effet râteau sur le porte-pistons 34, ce qui entraîne avantageusement des gains en termes de précision / répétatibilité, et l'obtention de meilleures performances gravimétriques. Ce degré de liberté de mouvement permet également de limiter les frottements et les risques de coincement des éléments mobiles en translation, en particulier le porte-pistons 34 et les pistons 20a, 20b. Il en découle avantageusement une réduction des efforts de pipetage et de purge, conduisant ainsi à une meilleure ergonomie d'utilisation de la pipette.
Par ailleurs, grâce au positionnement particulier des deux points de contact 64a, 64b, il est possible de reprendre facilement le couple parasite résultant du ressort de rappel et/ou de purge, ce couple s'exerçant selon l'axe 14 et étant référencé schématiquement par la flèche 74 sur la figure 8. Cette reprise s'effectue à l'aide des joints 47 équipant l'extrémité basse des pistons 20a, 20b. En effet, ce couple parasite 74 est directement transmis au porte-pistons 34, puis aux pistons 20a, 20b, et enfin aux joints 47 qui établissent des points de contact radiaux 76 sur la surface intérieure 49 de leurs chambres respectives 13a, 13b. Ces contacts radiaux, dont l'un est référencé schématiquement par la flèche 78 sur la figure 8, sont maintenus sans rotation parasite du piston dans un plan intégrant l'axe 66 et parallèle à la direction 15, notamment grâce à l'effort de rappel du ressort 68 référencé schématiquement par la flèche 80 sur la figure 9. Cette manière de reprendre le couple parasite selon l'axe 14, via les joints de piston 47, limite fortement l'effet râteau tout en réduisant les frottements des éléments mobiles de la pipette. Les performances gravimétriques sont augmentées, et les efforts de pipetage et de purge réduits.
En outre, l'utilisation des joints de piston 47 pour reprendre ce couple parasite selon l'axe 14 permet de simplifier la conception de la pipette, et d'en réduire sa masse. Effectivement, les extrémités transversales opposées du porte-pistons 34 n'ont plus besoin d'être guidées individuellement par des parties fixes de la pipette, et elles sont d'ailleurs préférentiellement libres dans l'espace intérieur défini par le capot 17 de la partie basse, comme cela est visible sur la figure 2a. Par extrémités « libres », il est entendu des extrémités ne présentant aucune liaison mécanique directe avec les autres parties de la pipette, en particulier avec les parties fixes.
Enfin, la solution proposée permet également aux joints de piston 47 de tenir un nombre élevé de cycles en autoclave, tout en procurant l'étanchéité requise au niveau de leurs chambres associées 13a, 13b. A cet égard, il est noté que de manière connue et largement répandue dans le domaine des systèmes de pipetage, l'autoclave consiste en une opération permettant de stériliser des pièces en présence de vapeur saturée, à certaines conditions de température et de pression. L'action combinée de la température, de la pression et de la vapeur d'eau peut modifier le dimensionnel des pièces et en particulier des joints.
Néanmoins, grâce au degré de liberté de rotation donné à chaque piston, l'invention permet au joint de continuer à assurer une bonne étanchéité dans sa chambre, même avec un contact limité, car sa position reste toujours optimale du fait de sa capacité à se repositionner dans la chambre. Les figures 10 et 11 représentent un second mode de réalisation préféré de l'invention, dans lequel les têtes de piston 56 sont toutes alignées selon une ligne transversale 84 agencée parallèlement aux plans transversaux PI et P2 définis par les axes 50a, 50b des chambres 13a, 13b, restant agencés en quinconce. La ligne transversale 84 se situe d'ailleurs entre les deux plans PI et P2. Par conséquent, les axes de piston 48a, 48b sont tous inclinés par rapport à leurs axes de chambre correspondants 50a, 50b, dans un sens donné pour les premiers pistons 20a, et dans le sens opposé pour les seconds pistons 20b. L'inclinaison des axes de piston 48a, 48b évolue au cours de la translation, mais dans une gamme d'angles assez réduite, allant par exemple de 5 à 10°. L'évolution de cette inclinaison, au cours du pipetage, est permise par la déformation élastique des ressorts 68 au sein des liaisons mécaniques 62.
Dans ce second mode de réalisation, les sièges 52a, 52b de réception des têtes de piston 56 peuvent également être tous alignés sur le porte-pistons 34, selon la ligne transversale 84.
Cela limite avantageusement un éventuel effet râteau secondaire, susceptible de résulter du décalage entre les deux rangées transversales de sièges 52a, 52b, par exemple visibles sur les figures 5a, et 5b.
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, et dont la portée est limitée par les revendications annexées. Par exemple, l'invention pourrait également s'appliquer aux cas où les axes de toutes les chambres et les axes de tous les pistons seraient situés dans un même plan, comme cela est montré dans le troisième mode de réalisation des figures 12 à 14, par exemple destiné à des prélèvements de volume plus faibles.
Dans ce troisième mode, dont les particularités sont combinables et/ou interchangeables avec celles des modes décrits précédemment, chaque embout 6 est réalisé d'une seule pièce avec sa chambre d'aspiration associée 13a, 13b.
Sur ces figures 12 à 14, seule la partie supérieure de la tête de chaque piston 20a, 20b a été représentée. La partie inférieure, non représentée, est destinée à être accouplée avec cette partie supérieure. Selon une première possibilité, par exemple envisagée pour le prélèvement de volumes du type 200 et 300 pL, la partie basse du piston est prévue pour recevoir par emmanchement l'embout 100 de la partie haute. Selon une seconde possibilité, par exemple envisagée pour le prélèvement de plus petits volumes du type 10 ou 20 pL, c'est la partie basse du piston qui est prévue pour s'accoupler par emmanchement dans l'alésage 102 de la partie haute intégrant la tête de piston 56.
Dans ce troisième mode de réalisation, une autre particularité réside dans les moyens élastiques de rappel pour maintenir la tête de piston 56 contre le râteau 34. Ces moyens prennent ici la forme d'un clip 104 réalisé de manière filaire, en comprenant notamment deux branches d'extrémité 106 chacune sensiblement orthogonale aux directions 10 et 15, et en appui axial contre deux têtes de pistons 56, respectivement. Le clip adopte une forme générale de C, avec la partie inférieure du C formée par les deux branches d'extrémité 106 sensiblement parallèles, avec la partie supérieure 108 du C en appui axial contre une surface supérieure du râteau 34, et avec une partie centrale 110 du C contournant le râteau 34 dans la direction orthogonale à la direction 10.
Par conséquent, chaque clip 104 est réalisé par un fil déformé qui permet, grâce à sa forme générale de C et ses deux branches d'extrémité 106, d'appliquer la force de rappel sur deux têtes de piston 56 adjacentes. Alternativement, chaque clip réalisé de manière filaire pourrait conserver une forme générale de U, mais appliquer une force de rappel sur seulement une tête de piston 56.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (32) pour système de pipetage multicanaux, le dispositif comprenant :
- un porte-pistons (34) s'étendant selon une direction transversale (10) du système de pipetage ;
- une tige de guidage (38) du porte-pistons, la tige de guidage s'étendant parallèlement à un axe central longitudinal (14) du système de pipetage, et orthogonalement au porte-pistons (34) ;
- un organe de guidage (40) de la tige de guidage (38), cette dernière étant montée coulissante dans l'organe de guidage (40), selon l'axe central longitudinal (14) ;
- une pluralité de pistons (20a, 20b) répartis le long du porte-pistons (34), chaque piston présentant une extrémité basse logée à coulissement dans une chambre d'aspiration (13a, 13b), ainsi qu'une tête de piston (56) montée sur le porte-pistons par l'intermédiaire d'une liaison mécanique (62) de montage du piston (20a, 20b) sur le porte-pistons (34) ;
- une rangée d'embouts (6) porte cône de prélèvement répartis selon la direction transversale (10) du système de pipetage, chaque embout (6) communiquant avec l'une des chambres d'aspiration (13a, 13b), respectivement, caractérisé en ce que la liaison mécanique de montage (62), pour au moins l'un des pistons (20a 20b), comporte deux points de contact (64a, 64b) définissant conjointement un axe de rotation de tête de piston (66) orienté orthogonalement ou sensiblement orthogonalement à la direction transversale (10) et à l'axe central longitudinal (14) du système de pipetage, et en ce que le dispositif comporte en outre, associé audit piston (20a, 20b), des moyens élastiques de rappel (68) forçant la tête de piston (56) vers le haut contre le porte-pistons (34), pour l'établissement des deux points de contact (64a, 64b).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens élastiques de rappel sont formés par un ressort hélicoïdal (68) de forme générale conique, de section se rétrécissant en allant du bas vers le haut, ou en ce que les moyens élastiques de rappel sont formés par un ressort en forme de fil déformé.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le porte- pistons (34) présente deux extrémités opposées transversales libres.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tige de guidage (38) est montée coulissante dans l'organe de guidage (40), par l'intermédiaire de deux liaisons pivot glissant (46a, 46b) espacées l'une de l'autre selon l'axe central longitudinal (14).
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque piston (20a, 20b) porte, à son extrémité basse, un joint d'étanchéité (47) en appui contre une surface intérieure (49) de la chambre d'aspiration (13a, 13b) associée au piston.
6. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité (47) est un joint à lèvre.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux points de contact (64a, 64b) de chaque liaison mécanique de montage (62) sont agencés symétriquement par rapport à un axe de piston associé (48a, 48b).
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux points de contact (64a, 64b) de chaque liaison mécanique de montage (62) sont réalisés de l'une quelconque des manières suivantes :
- à l'aide d'une surface torique (70) prévue sur le piston, et de deux surfaces planes (72) inclinées l'une par rapport à l'autre, et prévues sur le porte-pistons ;
- à l'aide d'une surface sphérique (70) prévue sur le piston, et de deux surfaces planes (72) inclinées l'une par rapport à l'autre, et prévues sur le porte-pistons ;
- à l'aide d'une surface conique (70) prévue sur le piston, et de deux surfaces sphériques (72) prévues sur le porte-pistons ;
- à l'aide d'une surface plane (70) prévue sur le piston, et de deux surfaces sphériques (72) prévues sur le porte-pistons ;
- à l'aide d'une surface sphérique (70) prévue sur le piston, et de deux surfaces sphériques (72) prévues sur le porte-pistons ;
- à l'aide d'une surface sphérique (70) prévue sur le piston, et de deux surfaces cylindriques (72) prévues sur le porte-pistons, d'axes sécants ; ou
- à l'aide d'une surface torique (70) prévue sur le piston, et de deux surfaces cylindriques (72) prévues sur le porte-pistons, d'axes sécants.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les chambres d'aspiration (13a, 13b) présentent des axes de chambres (50a, 50b) parallèles.
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que tous les axes de chambre (50a, 50b) sont agencés dans un même plan transversal du système de pipetage.
11. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les axes de chambre (50a, 50b) sont agencés en quinconce dans deux plans transversaux parallèles distincts (PI, P2) du système de pipetage.
12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les têtes de piston (56) sont également agencées en quinconce dans les mêmes deux plans transversaux (PI, P2) définis par les axes de chambre (50a, 50b), de sorte que ces axes de chambre soient confondus deux à deux avec les axes de piston (48a, 48b).
13. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les têtes de piston (56) sont toutes alignées selon une ligne transversale (84) agencée parallèlement et entre les deux plans transversaux (PI, P2) définis par les axes de chambre (50a, 50b), de sorte que les axes de piston (48a, 48b) soient inclinés par rapport à leurs axes de chambre correspondants (50a, 50b).
14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le porte-pistons (34) est réalisé en deux parties (34a, 34b) fixées l'une sur l'autre, et entre lesquelles sont agencés les têtes de piston (56) et les moyens élastiques de rappel (68), ou en ce que le porte-pistons (34) est réalisé d'une seule pièce.
15. Système de pipetage multicanaux (1) comprenant un dispositif (32) selon l'une quelconque des revendications précédentes, le système de pipetage étant préférentiellement une pipette de prélèvement manuelle, motorisée ou hybride, ou encore une cassette formant une partie basse destinée à être connectée sur un bras articulé d'un automate.
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