FR2543674A1

FR2543674A1 - Method of volumetric handling of fluids (liquids or gases) and means for implementing this method

Info

Publication number: FR2543674A1
Application number: FR8305490A
Authority: FR
Inventors: Michel Delaage
Original assignee: Immunotech SAS
Current assignee: Immunotech SAS
Priority date: 1983-03-31
Filing date: 1983-03-31
Publication date: 1984-10-05

Abstract

The invention relates to a method for volumetric handling of fluids (liquids or gases) and the implementation thereof, which method is characterised in that it consists in making, inside the pipe or channel 2 intended for sampling the fluid 1a in question a capacity whose volume exactly corresponds to the volume to be handled by blocking, at the desired location, this pipe or channel by means of a semi-permeable membrane 4, the polarity of the constituent material of which is opposite to that of the fluid, and therefore opposes the passage of the latter, and in creating suction and delivery phenomena of this fluid using a fluid 6 which is immiscible with the first and of the same polarity as that of the said membrane, which is therefore capable of passing through the latter.

Description

La présente invention concerne un procédé de manipulation de quantités définies de fluides (liquides ou gaz) et les moyens de mise en oeuvre de ce procédé. The present invention relates to a method for handling defined quantities of fluids (liquids or gases) and the means for implementing this method.

A l'heure actuelle, les transferts de fluides, notamment de liquides, par quantités définies, à partir de réserves ou de stocks de ces fluides, se font au moyen de dispositifs (dits "dispositifs volumdtriques") que l'on peut essentiellement classer en deux catégories principales, à savoir - les dispositifs faisant appel à un volume déformable du
type piston-cylindre, soufflet et analogues dans lesquels
la quantité de liquide prélevée et distribuée est égale
à la variation dudit volume déformable - les dispositifs faisant appel à une pompe, dans lesquels la
quantité de liquide prélevée et distribuée est réglée par
des dispositifs auxiliaires de détection de volume et/ou
de temporisation.At the present time, the transfer of fluids, in particular liquids, by defined quantities, from reserves or stocks of these fluids, is done by means of devices (called "volumetric devices") which can essentially be classified. into two main categories, namely - devices using a deformable volume of the
piston-cylinder type, bellows and the like in which
the quantity of liquid withdrawn and distributed is equal
to the variation of said deformable volume - devices using a pump, in which the
quantity of liquid withdrawn and dispensed is regulated by
auxiliary volume detection devices and / or
time delay.

Dans ces deux cas, le coût unitaire du dispositif volumétrique est assez élevé : dans le premier cas, c'est l'usinage du cylindre et du piston qui représente la part la plus importante ; dans le second cas, c'est la pompe elle meme et ses dispositifs auxiliaires de détection etXou de temporisation. Ainsi, la répétition sur un grand nombre de circuits, de conduits, de canaux ou de canalisations, branchés sur une même réserve ou sur un même stock de liquide à manipuler, se traduit rapidement par des coûts prohibitifs. In these two cases, the unit cost of the volumetric device is quite high: in the first case, it is the machining of the cylinder and the piston which represents the most important part; in the second case, it is the pump itself and its auxiliary detection and timing devices. Thus, the repetition on a large number of circuits, conduits, channels or conduits, connected to the same reserve or to the same stock of liquid to be handled, quickly results in prohibitive costs.

Par ailleurs, les parties ou les pièces mobiles demandent un entretien soigneux, en particulier dans le cas des pompes dites à écrasement ou des systèmes à déformation plastique.Furthermore, the moving parts or parts require careful maintenance, in particular in the case of so-called crushing pumps or plastic deformation systems.

Or la présente invention fournit un procédé simple et économique ne faisant appel à aucune pièce mécanique en mouvement et ne nécessitant qu'un minimum d'entretien. However, the present invention provides a simple and economical process that does not require any moving mechanical part and requires only a minimum of maintenance.

Ce procédé est essentiellement fondé sur la propriété des membranes semi-perméables. On sait, en effet, que de telles membranes possèdent la caractéristique de ne pouvoir être traversées que par certains fluides, certains liquides-ou certaines solutions et non par d'autres. C'est ainsi, par exemple, que certaines membranes sont traversées par l'air, les hydrocarbures, la plupart des solvants organiques mais pas par l'eau et-les solutions aqueuses ; par contre, certaines autres membranes sont traversées par l'eau et les solutions aqueuses et non par les hydrocarbures.On pourrait ainsi multiplier les exemples et les spécificités des membranes semi-permdables, leur aptitude à être traversées par un ou des fluides (gazeux ou liquide) étant fonction de leur polarité et de celle desdits fluides, ces derniers ne traversant ces membranes que pour autant qu'ils présentent la même polarité. This process is essentially based on the property of semi-permeable membranes. We know, in fact, that such membranes have the characteristic of being able to be crossed only by certain fluids, certain liquids or certain solutions and not by others. Thus, for example, certain membranes are crossed by air, hydrocarbons, most organic solvents but not by water and aqueous solutions; on the other hand, certain other membranes are crossed by water and aqueous solutions and not by hydrocarbons. We could thus multiply the examples and specificities of semi-permeable membranes, their ability to be crossed by one or more fluids (gaseous or liquid) being a function of their polarity and that of said fluids, the latter passing through these membranes only insofar as they have the same polarity.

Ainsi, le procédé selon l'invention consiste à réaliser, à l'intérieur de la conduite ou de la canalisation destinée au prélèvement du fluide considéré, une capacité dont le volume correspond au volume à manipuler en obturant à l'endroit voulu cette conduite ou canalisation au moyen d'une membrane semi-perméable dont la polarité du matériau constitutif est opposée à celle dudit fluide, donc s'opposant au passage de ce dernier, et à réaliser les phénomènes d'aspiration et de refoulement de ce fluide par l'intermédiaire d'un tiers fluide de mme polarité que celle de ladite membrane donc capable de traverser cette dernière. Thus, the method according to the invention consists in producing, inside the pipe or the pipe intended for the withdrawal of the fluid considered, a capacity whose volume corresponds to the volume to be handled by closing off this pipe at the desired location, or pipe by means of a semi-permeable membrane whose polarity of the constituent material is opposite to that of said fluid, therefore opposing the passage of the latter, and to achieve the phenomena of suction and discharge of this fluid by the intermediate of a third fluid of the same polarity as that of said membrane, therefore capable of passing through the latter.

Suivant d'autres caractéristiques - Le tiers fluide est choisi parmi les gaz tels que l'air,
l'oxygène, le gaz carbonique, l'azote et analogues ou les
liquides tels qu'un hydrocarbure, une huile, un solvant
organique et analogues, un liquide biologique dans le cas
d'une membrane hydrophobe, une solution aqueuse dans le
cas d'une membrane hydrophile, sans limitation. According to other characteristics - The fluid third is chosen from gases such as air,
oxygen, carbon dioxide, nitrogen and the like or the
liquids such as a hydrocarbon, an oil, a solvent
organic and the like, a biological fluid in the case
of a hydrophobic membrane, an aqueous solution in the
case of a hydrophilic membrane, without limitation.

- Le matériau constitutif de la membrane semi-perméable est
choisi parmi les matériaux connus tels que ceux du type
résines fluorées connues sous le nom de "Teflon", résines
cellulosiques et analogues.- The material of the semi-permeable membrane is
chosen from known materials such as those of the type
fluorinated resins known as "Teflon", resins
cellulosics and the like.

L'invention vise également les moyens, dispositifs et installations pour la mise en oeuvre de ce procédé. The invention also relates to the means, devices and installations for the implementation of this process.

Ces moyens sont essentiellement constitués de disques ou d'opercules d'obturation étanche des conduites et canalisations servant au prélèvement des fluides à manipuler, ces disques ou opercules étant faits d'un matériau semiperméable tel que défini ci-dessus de diamètre approprié. Ces dispositifs et installations sont à leur tour essentiellement caractérisés par le fait qu'ils comprennent au moins une conduite de prélèvement, munie de moyens tels que définis ci-dessus et associée à au moins un moyen pour réaliser l'aspiration et le refoulement du fluide à manipuler. These means essentially consist of discs or sealing seals for pipes and conduits used for the removal of the fluids to be handled, these discs or seals being made of a semipermeable material as defined above with an appropriate diameter. These devices and installations are in turn essentially characterized by the fact that they comprise at least one sampling line, provided with means as defined above and associated with at least one means for carrying out the aspiration and delivery of the fluid. To manipulate.

D'autres caractéristiques et les avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre faite en regard des dessins annexés sur lesquels - les figures la, lb et îc sont des vues schématiques
illustrant le procédé de l'invention et - les figures 2 et 3 sont des vues schématiques de variantes
de réalisation.Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows, given with reference to the appended drawings in which - Figures la, lb and îc are schematic views
illustrating the process of the invention and - Figures 2 and 3 are schematic views of variants
of achievement.

En se référant à ces figures, on a représenté (fig. la-lb) une réserve (1) de stockage dun liquide (la) à manipuler surmontée dune conduite de prélèvement (2)
Cette dernière est obturée à une hauteur appropriée et calcu lée de manière à ddlimiter le volume correspondant à la quantité de liquide à prélever et à distribuer; par un opercule (3) constitué par une membrane semiapermdable dont le diamètre est légèrement supérieur à celui de la conduite (2), de manière à réaliser une étanchéité. Referring to these figures, there is shown (fig. La-lb) a reserve (1) for storing a liquid (la) to handle surmounted by a sampling line (2)
The latter is closed at an appropriate height and calculated so as to limit the volume corresponding to the quantity of liquid to be withdrawn and distributed; by a cover (3) consisting of a semi-permeable membrane whose diameter is slightly greater than that of the pipe (2), so as to produce a seal.

Cet opercule peut être associé à des gril les supports (4-5). Etant donné la mince épaisseur qu'ont en général les membranes semi-perinéables, ces grilles ont pour but d'dviter toute déformation sous l'effet de-la pression engendre, soit par l'aspiration, soit par le refoulement, comme on le verra ci-après. This cover can be associated with grill supports (4-5). Given the thin thickness that semi-perineal membranes have in general, the purpose of these grids is to avoid any deformation under the effect of the pressure generated, either by suction or by discharge, as we will see below.

Un tel montage est utilisé de la façon suivante
Par tout moyen approprié non représenté, on crée un phénomène d'aspiration (flèche F). Le liquide contenu dans le réservoir (1) monte dans la conduite (2) en comprimant l'air contenu dans cette conduite (volume 6). Du fait que la membrane semi-perméable a été choisie de manière à pouvoir être traversée par l'air, celui-ci s'évacue dans le sens de la flèche (F) jusqu'au moment où le niveau du liquide atteint la membrane semi permdable (3). Celle-ci a été choisie de polarité opposée à celle du liquide à manipuler, si bien que ce dernier atteint cette membrane sans pouvoir la traverser (fig. 1 b).L'aspiration est alors interrompue et, pour le refoulement du liquide prélevé, en exerçant une surpression (flèche F1), (figure lc), le liquide contenu dans la conduite (2) est refoulé sous I1 effet de l'air qui traverse la membrane (3). Such an arrangement is used in the following manner
By any suitable means not shown, a suction phenomenon is created (arrow F). The liquid contained in the reservoir (1) rises in the line (2) by compressing the air contained in this line (volume 6). Because the semi-permeable membrane has been chosen so that it can be traversed by the air, the latter is evacuated in the direction of the arrow (F) until the level of the liquid reaches the semi-permeable membrane. permeable (3). This has been chosen with the opposite polarity to that of the liquid to be handled, so that the latter reaches this membrane without being able to cross it (fig. 1 b). Aspiration is then interrupted and, for the delivery of the withdrawn liquid, by exerting an overpressure (arrow F1) (FIG. 1c), the liquid contained in the pipe (2) is discharged under the effect of the air which passes through the membrane (3).

La quantitd de liquide délivré correspond exactement à celle contenue dans le volume délimité par l'extrémité ouverte inférieure de la conduite (29 et la membrane semi-perméable (3). La reproductibilité sur un volume donné est excellente
En se référant à la variante illustrée à la figure 2, l'air peut être remplacé par un hydrocarbure (par exemple une huile) (7) avec une garde d'une solution saline (8).The quantity of liquid delivered corresponds exactly to that contained in the volume delimited by the lower open end of the pipe (29 and the semi-permeable membrane (3). The reproducibility over a given volume is excellent
Referring to the variant illustrated in FIG. 2, the air can be replaced by a hydrocarbon (for example an oil) (7) with a guard of a saline solution (8).

En prenant comme exemple le prélèvement d'une solution aqueuse ne pouvant traverser la membrane semi perméable, on sd sert du dispositif objet de cette variante de la façon suivante
En appliquant, comme précédement, une pression d'air ou une dépression (Fl-F) au-dessus de la colonne liquide, on fait mouvoir l'ensemble, soit vers le haut jusqu'd ce que la phase aqueuse inférieure (2a) soit au contact de la membrane (3), soit vers le bas jusqu'd ce que la solution aqueuse supérieure (8) soit en contact avec la membrane. On réalise ainsi un pompage volumétrique très précis de la solution inférieure, distribuée soit par déplacement de l'ensemble, soit par un jeu de vannes.Taking as an example the sampling of an aqueous solution which cannot pass through the semi-permeable membrane, the device object of this variant is used in the following manner
By applying, as before, an air pressure or a vacuum (Fl-F) above the liquid column, the whole is made to move, ie upwards until the lower aqueous phase (2a) either in contact with the membrane (3), or downwards until the upper aqueous solution (8) is in contact with the membrane. A very precise volumetric pumping of the lower solution is thus carried out, distributed either by displacement of the assembly, or by a set of valves.

Suivant la variante schématisée sur la figure 3, la phase aqueuse auxiliaire (8) est cette fois emprisonnée entre deux membranes semi-perméables < 3-3a) (en "Teflon" par exemple) avec leurs grilles-supports respectives (4-5) et (4a-5a), les volume (9-9a, 9b) étant des volumes d'air susceptible de traverser lesdites membranes. According to the variant shown diagrammatically in FIG. 3, the auxiliary aqueous phase (8) is this time trapped between two semi-permeable membranes <3-3a) (in "Teflon" for example) with their respective support grids (4-5) and (4a-5a), the volumes (9-9a, 9b) being volumes of air capable of passing through said membranes.

Elle est mise en mouvement comme précédemment par aspiration et refoulement d'air (F-F1), le mouvement étant transmis, par l'intermédiaire du volume d'air inférieur d9bB, à la solution à pomper (la). Le volume est défini par l'espace compris entre les membranes diminué du volume de liquide auxiliaire 18). Ce dispositif est légèrement moins précis que les précédents, à cause de la compressibilité de l'air, mais il est plus stable car les membranes ne sont pas en contact avec la solution à pomper qui, pour le coup, peut être quelconque (pas nécessairement aqueuse). Le fluide intermédiaire peut être l'eau distillée, additionnée ou non de sels (pour augmenter les tensions superficielles) de glycérol, pour diminuer l'évaporation, et de conservateurs, tel l'azoture de sodium.It is set in motion as before by air suction and discharge (F-F1), the movement being transmitted, via the lower air volume d9bB, to the solution to be pumped (la). The volume is defined by the space between the membranes minus the volume of auxiliary liquid 18). This device is slightly less precise than the previous ones, because of the compressibility of the air, but it is more stable because the membranes are not in contact with the solution to be pumped which, for once, may be arbitrary (not necessarily aqueous). The intermediate fluid can be distilled water, with or without the addition of salts (to increase surface tensions) of glycerol, to reduce evaporation, and of preservatives, such as sodium azide.

Comme dans la variante illustrée aux figures la-lc, l'obturation par la paroi semi-perméable pourra être rendue étanche par tout moyen approprié et cette paroi pourra être associée à tout dispositif lui évitant toute ddforma- tion due aux variations de pression, par exemple aux grilles-supports (4-5). As in the variant illustrated in FIGS. 1a-1c, the obturation by the semi-permeable wall can be made watertight by any suitable means and this wall can be associated with any device preventing it from any deformation due to pressure variations, by example with support grids (4-5).

Il va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre purement explicatif et nullement limitatif et que toute modification utile pourra y être apportée sans sortir de son cadre. It goes without saying that the present invention has been described for purely explanatory and in no way limitative and that any useful modification may be made without departing from its scope.

Claims

1. Process for volumetric manipulation of fluids (liquids or gases), characterized in that it consists in carrying out, inside the pipe or pipeline (2) intended for the withdrawal of the fluid considered (la), a capacity of which the volume corresponds exactly to the volume to be handled by closing off this pipe or pipe at the desired location by means of a semi-permeable membrane (4) whose polarity of the constituent material is opposite to that of said fluid, therefore opposing the passage of the latter, and to achieve the phenomena of suction and discharge of this fluid by means of a fluid (6) immiscible at the first and of the same polarity as that of said membrane, and therefore capable of passing through the latter .

2. Method according to claim 1, characterized in that this first fluid is an aqueous solution and that the second fluid is chosen from gases such as air, oxygen, nitrogen, carbon dioxide and the like or liquids such as a hydrocarbon, an oil, an organic solvent and the like, the semi-permeable membrane being of hydrophobic type.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the material constituting the semi-permeable membrane is chosen from known materials such as those of the fluorinated resins type 1 cellulose resins and the like.

4. Means for implementing the method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that they essentially comprise discs or lids (3) for sealing off the conduits and pipes (2) serving the removal of the fluids to be handled (la), these discs or lids being made of a semi-permeable material.

5. Installations for implementing the method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that they comprise at least one pipe (2) for withdrawing the fluid to be handled contained in its storage tank (1 ), pipe provided with a means according to claim 4 and associated with at least one means for carrying out the suction and delivery of the fluid to be handled.

6. Application of the methods and devices according to any one of claims 1 to 5, for the distribution of calibrated volumes of reagents, pharmaceutical and biological products, in tubes, titration plates, vials and any other type of container.