Dispositif de prélèvement et de distribution de volumes réglables de liquides, à affichage numérique

Abstract

 La présente invention concerne un dispositif de prélèvement et de distribution de volumes réglables d'échantillons liquides, à affichage numérique.
Le mécanisme de réglage et d'affichage comprend : un fourreau (26) fileté extérieurement qui est apte à coopérer avec le boîtier (30); une tige prismatique de commande (20) dont le profil assure la solidarisation en rotation avec le fourreau; un manchon (34) équipé defaçon amovible d'un moyen de solidarisation (38) en rotation avec la tige de commande ; une pluralité de tambours indicateurs (56, 58, 60) de volumes monté autour dudit manchon.
Application à divers types de pipettes.

Description

[0001] La présente invention concerne un dispositif de prélèvement et de distribution de volumes réglables d'échantillons liquides, à affichage numérique.

[0002] De façon générale, l'invention s'applique donc tout aussi bien à des micro-pipettes équipées à leur extrémité inférieure de cônes de prélèvement ou à des pipettes à déplacement positif, qu'à tous autres dispositifs de prélèvement et de distribution tels que des diluteurs par exemple.

[0003] Les dispositifs de ce genre de la technique antérieure présentent l'inconvénient de comporter des boîtiers de trop grande longueur. Cette trop grande dimension axiale des boîtiers était rendue nécessaire de par la conception même des mécanismes de réglage et d'affichage conformes à la technique antérieure, par exemple illustrée par le brevet français n° 73 32978. Il convient de noter que pareil inconvénient devient tout particulièrement gênant dans le cas de manipulation de pipettes dites "à déplacement positif", i.e. comportant en plus à leur partie inférieure un tube capillaire calibré d'une certaine longueur dans lequel se déplace un piston de façon étanche.

[0004] De façon générale, il est clair qu'il serait plus aisé de pouvoir disposer de tels appareils de distribution et de prélèvement présentant une longueur plus faible. Ceci permet en effet, soit de mieux les manipuler au laboratoire, soit encore de les loger plus facilement au sein d'appareillages plus sophistiqués, tels que des diluteurs automatiques.

[0005] La présente invention a donc pour but de modifier complètement la conception de tels mécanismes de réglage et d'affichage, de manière à pouvoir en limiter leur encombrement axial.

[0006] Conformément à la présente invention, un tel mécanisme de réglage et d'affichage comprend

- un fourreau fileté extérieurement qui est apte à coopérer par vissage avec un filetage intérieur du boîtier, et dont l'extrémité inférieure constitue la butée réglable de limitation de course du piston ;

- une tige prismatique de commande qui traverse ledit fourreau et dont le profil assure la solidarisation en rotation avec le fourreau tout en- autorisant un coulissement relatif de ladite tige par rapport audit fourreau ;

- un manchon monté libre en rotation dans la partie supérieure du boîtier, coaxialement au fourreau, et équipé de façon amovible d'un moyen de solidarisation en rotation avec la tige de commande ;

- une pluralité de tambours indicateurs de volumes montés autour dudit manchon de façon que le tambour des unités soit solidaire en rotation avec le manchon, les autres tambours libres en rotation étant équipés de moyens d'entraînement aptes à commander le mouvement relatif des tambours en dépendance du mouvement du manchon, du fourreau et de la tige de commande, tous rendus solidaires en rotation.

[0007] Selon une autre caractéristique de la présente invention, le fourreau est apte à pénétrer sensiblement de façon complète dans le boîtier.

[0008] Conformément à une autre caractéristique de la présente invention, le diamètre de l'orifice intérieur du manchon est dimensionné de manière à permettre la pénétration du fourreau dans le manchon.

[0009] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée faite ci-après en référence aux dessins annexés sur lesquels :

- la figure 1 représente une vue en coupe du dispositif de prélèvement et de distribution de volumes réglables d'échantillons liquides équipant, selon l'invention, un type particulier de pipettes, et

- la figure 2 représente, à plus grande échelle, une vue en coupe du détail du mécanisme de réglage et d'affichage conforme à la présente invention.

[0010] La pipette représentée à titre d'exemple non limitatif à la figure 1 est du type dit "à déplacement positif". Une telle pipette comporte de façon classique un boîtier supérieur 10 solidaire d'un corps inférieur essentiellement tubulaire 12 équipé à son extrémité inférieure, de façon amovible, d'un tube capillaire calibré 24 dans lequel se déplace de façon étanche un piston 14 commandé dans son déplacement par une tige de commande 20. Dans de tels dispositifs le tube capillaire 24 est de préférence constitué par un tube en verre calibré en diamètre mais non en longueur. Le piston 14 présente au moins une zone d'étanchéité. Ce piston peut par exemple être avantageusement réalisé sous la forme d'un fil d'acier inoxydable présentant, dans le cas de tige de faibles diamètres, un enrobage par exemple en téflon. Pour des fils de plus grand diamètre, on aura par exemple recours à la mise en place, à l'extrémité inférieure du piston, d'une goutte de téflon venant au contact intime de la surface intérieure du tube capillaire 24. La longueur d'un tel piston 14 n'est pas tolérencée: On notera cependant que la longueur de ce dernier doit être supérieure à la longueur du tube capillaire 24, ceci étant nécessaire pour permettre à la fois son fonctionnement et le réglage du zéro de la pipette. Les détails constructifs d'une telle pipette à déplacement positif se trouvent par exemple décrits de façon plus détaillée dans le brevet français de la demanderesse n° 79 01335.

[0011] Dans le mode de réalisation illustré aux dessins annexés, la butée de limitation de course vers le haut du piston n'est autre que la butée de limitation de course de l'organe de pincement du piston 14. Cette butée supérieure est bien sûr réglable en position verticale, de manière à pouvoir modifier la course utile du piston de prélèvement et de distribution, par réglage de la position de cette butée supérieure. La butée inférieure de limitation de course vers le bas, elle, en revanche reste fixe.

[0012] Il est parfaitement clair que le mécanisme particulier de réglage et d'affichage des volumes, objet de la présente invention,n'est pas à limiter au cas particulier d'une pipette à déplacement positif. Bien au contraire, la présente invention s'applique de façon tout à fait générale à un mécanisme de réglage de la position réglable d'une butée de limitation de course appartenant à n'importe quel type de dispositif de prélèvement et de distribution.

[0013] De tels dispositifs comportent habituellement un boîtier supérieur 10 solidaire d'un corps inférieur essentiellement cylindrique 12 dans lequel se déplace alternativement un piston 14 qui est élastiquement sollicité à venir au contact d'une butée supérieure réglable de limitation de course du piston. Dans le mode de réalisation particulier illustré, c'est l'organe de pincement 16 qui est élastiquement sollicité vers le haut grâce au ressort 18, et qui se trouve commandé dans son déplacement simultanément au piston 14 par une tige de commande 20 traversant le boîtier 10. L'extrémité supérieure de la tige 20 est munie d'un bouton poussoir 22. Le mécanisme de réglage et d'affichage proprement dit comporte un fourreau 26 fileté sur toute sa partie extérieure, ce qui lui permet ainsi de coopérer par vissage avec un filetage correspondant ménagé directement sur la paroi intérieure du boîtier 10. Dans le mode de réalisation particulier représenté, c'est la zone rétrécie 28 du boîtier ou encore un insert ou écrou rendu solidaire dudit boîtier, qui va assurer la coopération par vissage. Dans ce cas particulier, on observera que c'est la surface inférieure libre de l'extrémité inférieure du fourreau fileté 26 qui constitue la butée réglable de limitation de course du piston 14 de prélèvement et de distribution.

[0014] Selon la présente invention, le fourreau 26 est apte à pénétrer, sensiblement de façon complète, dans la cavité 30 du boîtier 10. On observera que, dans le mode de réalisation décrit, la partie inférieure du fourreau 26 constituant la butée variable en position présente une saillie périphérique radiale 32 qui est destinée à limiter la profondeur de vissage du fourreau 26 à l'intérieur de la cavité 30 du boîtier 10. Sur les dessins annexés, le fourreau 26 est représenté dans une position proche de sa position limite supérieure.

[0015] Le mécanisme selon l'invention comporte en outre une tige prismatique de commande 20 qui traverse entièrement le fourreau 26 et dont le profil particulier assure la solidarisation en rotation de la tige 20 avec le fourreau 26 tout en autorisant cependant un coulissement relatif libre de la tige 20 par rapport au fourreau 26. Dans le mode de réalisation particulier représenté, la tige de commande 20 présente une section hexagonale, et le fourreau fileté 26 présente une qualité traversante de section homologue. Il est parfaitement clair, que la section particulière de la tige de commande 20 peut affecter tout autre forme polygonale rectiligne ou curviligne ou encore d'autres formes plus irrégulières. La caractéristique importante de l'ensemble tige-fourreau est la coopération étroite entre ces deux organes, de sorte qu'une rotation de la tige de commande 20 entraîne toujours une rotation du fourreau 26 tout en autorisant leur libre coulissement relatif.

[0016] Le mécanisme selon l'invention comporte en outre un manchon 34 qui se trouve monté libre en rotation dans la partie supérieure du boîtier 10, coaxialement au fourreau 26 et à la tige de commande 20. On remarquera dès à présent que, lors du montage de la pipette, après avoir vissé le fourreau 26 à l'intérieur de la cavité 30 du boîtier 10, le manchon 34 est mis en place dans la partie supérieure du boîtier 10 et, à ce moment, le manchon 34 reste totalement indépendant de toute rotation de la tige 20 et/ou du fourreau 26.

[0017] Selon une caractéristique importante de la présente invention, il convient de noter que le diamètre 36 de l'orifice intérieur du manchon 34 doit être dimensionné de manière à permettre une pénétration du fourreau 26 à l'intérieur dudit manchon 34. Pareille caractéristique permet précisément de réduire la longueur de la cavité 30 du boîtier 10 destiné à recevoir l'ensemble du mécanisme de réglage et d'affichage tout en permettant une importante course utile de réglage. Le manchon 34 est en outre équipé,de façon amovible, d'un moyen de solidarisation en rotation avec la tige de commande 20. Dans le mode de réalisation particulier illustré, ce moyen de solidarisation est constitué par une pièce de révolution 38 présentant un orifice intérieur de forme homologue au profil extérieur de la tige de commande 20, de façon à pouvoir être solidaire en rotation de cette dernière. De plus, l'extrémité inférieure de la pièce de solidarisation 38 se termine par une partie conique 40 destinée à permettre son coincement dans la partie supérieure du manchon 34. Un tel coincement permet donc de solidariser en rotation le manchon 34 et la tige de commande 20. Cette disposition particulière permettra notamment de réaliser un réglage du zéro de la pipette, par exemple lors du montage en usine de cette dernière.

[0018] L'orifice de la partie supérieure du boîtier 10 est avantageusement obturé par un couvercle encliquetable 42 assurant simultanément le maintien en place du manchon 34 et des divers tambours indicateurs de volume décrits plus en détail ci-après. Le manchon 34 représenté sur les dessins annexés comporte à sa partie inférieure une saillie radiale 44 destinée à coopérer avec un décrochement homologue 46 ménagé sur la paroi intérieure du boîtier 10. Lors du montage de la pipette, on remarquera qu'il suffit de mettre en place le manchon 34 dont la mise en position correcte est facilitée par la présence de cette saillie 44 coopérante avec le décrochement 46. Pour calibrer la pipette en usine lors du montage, ou éventuellement lors d'une révision, on peut alors avantageusement opérer de la manière suivante. On procède au vissage complet vers le bas du fourreau 26, jusqu'à ce que l'on arrive en bout de course utile du piston 14. A ce moment, on observera que le manchon 34 reste toujours libre en rotation par rapport à la tige de commande 20 et par rapport au fourreau 26. Ceci permet de placer les tambours indicateurs de volumes dans leur position d'affichage du zéro. Puis, après avoir encliqueté le couvercle 42, on introduit la pièce de solidarisation 38 dont la partie inférieure conique 40 vient coincer la partie supérieure du manchon 34 .contre une collerette 48 ménagée sur la partie inférieure du couvercle 42 de la pipette. L'ajustage du zéro se trouve ainsi réalisé de façon très aisée, tout en restant très précis. On notera précisément que la pièce de solidarisation 38 présente, au voisinage de sa partie supérieure, une couronne 50 munie d'une gorge périphérique destinée à recevoir une bague de friction 52 qui, par coopération avec la partie homologue du couvercle 42, assure l'immobilisation du mécanisme de réglage dans la position choisie par l'utilisatéur. Dans la pratique, on pourra par exemple utiliser un joint à quatre lobes pour assurer cette fonction de blocage. De façon avantageuse, une telle bague de freinage 52 sera réalisée en une matière souple élastiquement déformable, résistant à l'usure et à l'arrachement. A cet effet, on utilisera par exemple une bague de freinage réalisée en une matière choisie parmi les résines fluorocarbonées, le polychloroprène et de préférence, les polyuréthanes.

[0019] La partie supérieure de la pièce de solidarisation 38 comporte une sorte de couronne munie d'une gorge périphérique 54, d'un évidement ou encore d'une saillie destinée à matérialiser une zone de préhension, pour permettre l'extraction de ladite pièce de solidarisation 38 hors du manchon 34. Etant donné que cette opération de démontage du mécanisme du réglage et d'affichage de la pipette ne doit en principe être réalisée qu'en usine, ces zones de préhension ne seront que très difficilement, voire pas du tout, accessibles de l'extérieur du boîtier 10, et nécessiteront de préférence l'utilisation d'une clé de forme spéciale destinée à ne permettre l'extraction de cette pièce que par un personnel qualifié.

[0020] Le mécanisme permettant d'assurer l'affichage du volume d'échantillon choisi par l'opérateur comporte également une pluralité de tambours indicateurs de volumes. Ces tambours indicateurs de volumes, par exemple le tambour des unités 56, le tambour des dizaines 58 et le tambour des centaines 60, sont montés autour dudit manchon 34 de manière à les empiler les uns sur les autres. On notera que la saillie radiale 44 précédemment décrite permet en outre d'éviter le glissement vers le bas et la mise en position exacte du premier tambour 56 indicateur des unités. Il convient de remarquer que ce premier tambour des unités doit être solidaire en rotation avec le manchon 34. Cette solidarisation peut être obtenue, par exemple par coincement, par collage ou encore par tout autre moyen approprié. En revanche, les autres tambours (des dizaines 58 et des centaines 60) restent totalement libres en rotation autour du manchon 34. Ces tambours sont cependant évidemment couplés avec des moyens d'entraînement aptes à commander leur déplacement relatif en dépendance du mouvement du manchon 34, du mouvement du fourreau 26 et du mouvement de la tige de commande 20, lesquels sont tous solidaires en rotation comme vu précédemment lorsque la pipette est entièrement montée.

[0021] Dans le mode de réalisation particulier illustré, les tambours indiquent respectivement les réglages des volumes en unités, dizaines et centaines de microlitres. Il est parfaitement possible de prévoir plus ou moins de tambours, gradués en une unité quelconque désirée. Le mouvement des tambours l'un par rapport à l'autre est réalisé de façon conventionnelle. Pour une rotation complète du tambour 56 des unités, seule une paire de dents entraîne un rocher 62 monté sur un axe 64, qui pénètre dans le couvercle encliquetable 42. Le rocher 62 entraîne des engrenages continus sur le tambour des dizaines 58 pour le déplacer d'un dixième de tour. De même une rotation complète du tambour des dizaines 58 provoque un mouvement unitaire du tambour des centaines 60 par le jeu d'une simple paire de dents d'engrenage, d'un rocher 66 supplémentaire et d'un engrenage continu sur le tambour des centaines 60.

[0022] On remarquera également que le boîtier 10 de la pipette comporte, de façon classique, une fenêtre transparente 68 permettant la lecture des tambours indicateurs.

[0023] Selon une autre caractéristique de la présente invention, le bouton poussoir 22 est réalisé en deux parties indépendantes. Seule la partie inférieure 70 entraîne la tige de commande 20 en rotation. Cette solidarisation en rotation de la partie inférieure 70 du bouton poussoir 22 peut être obtenue par n'importe quel moyen approprié, par exemple en conférant à l'orifice traversant cette partie inférieure 70 du bouton 22 une forme homologue au profil extérieur de la tige de commande 20. En revanche, la partie supérieure 72 du bouton poussoir reste, elle, totalement libre en rotation à la fois par rapport à la tige de commande 20-et par rapport à la partie inférieure 70 du bouton poussoir 22. Pareille disposition présente l'avantage d'éviter tout risque de déréglage de la pipette, en cours d'utilisation de la pipette. L'opé_- rateur exerce ainsi une pression sur la partie supérieure 72 et uniquement sur cette partie supérieure du bouton 22 à l'aide de son pouce. Avec un bouton unitaire, il pourrait en effet se produire, lors d'une poussée sur la tige 20 principalement lors de la course d'éjection, que le pouce imprime à la partie supérieure du bouton une certaine force tendant a faire légèrement tourner ce dernier. Avec la conformation particulière en deux parties indépendantes du bouton poussoir, on ne risque donc plus aucun déréglage en cours d'utilisation. Ceci peut être déterminant dans le cas de séries de mesures, où l'opérateur cherche à prélever successivement plusieurs échantillons rigoureusement identiques.

[0024] Bien entendu, la présente invention ne saurait se limiter aux modes de réalisation particuliers décrits, mais il est parfaitement possible sans pour autant sortir du cadre de la présente invention d'en imaginer un certain nombres de variantes de détail.

Revendications

1. Dispositif de prélèvement et de distribution de volumes réglables d'échantillons liquides, du type comportant un boîtier supérieur solidaire d'un corps inférieur essentiellement cylindrique dans lequel se déplace alternativement un piston qui est élastiquement sollicité à venir au contact d'une butée réglable de limitation de course du piston et qui est commandé dans son déplacement par une tige de commande traversant le boîtier et dont l'extrémité supérieure est munie d'un bouton poussoir, caractérisé par un mécanisme de réglage de la position de ladite butée et d'affichage du volume d'échantillon correspondant, ledit mécanisme comprenant :

- un fourreau fileté extérieurement qui est apte à coopérer par vissage avec un filetage intérieur du boîtier et dont l'extrémité inférieure constitue ladite butée réglable ;

_- une tige prismatique de commande qui traverse ledit fourreau et dont le profil assure la solidarisation en rotation avec le fourreau tout en autorisant un coulissement relatif de ladite tige par rapport au fourreau ;

- un manchon monté libre en rotation dans la partie supérieure du boîtier coaxialement au fourreau et équipé de façon amovible d'un moyen de solidarisation en rotation avec la tige de commande ;

- une pluralité de tambours indicateurs de volume montés autour dudit manchon de façon que le tambour des unités soit solidaire en rotation avec le manchon, les autres tambours libres en rotation étant équipés de moyens d'entraînement aptes à commander le mouvement relatif des tambours en dépendance du mouvement du manchon, du fourreau et de la tige de commande rendus solidaires en rotation.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fourreau est apte à pénétrer sensiblement de façon complète dans le boîtier.

3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le diamètre de l'orifice intérieur du manchon est dimensionné de manière à permettre une pénétration du fourreau dans le manchon.

4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le fourreau présente, de préférence au voisinage de son extrémité inférieure, une saillie radiale limitant la profondeur de vissage de ce dernier dans ledit boîtier.

5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'orifice de la partie supérieure du boîtier est obturé par un couvercle assurant le maintien en place du manchon et des tambours indicateurs de volume.

6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de solidarisation en rotation du manchon avec la tige de commande sont constitués par une pièce présentant un orifice intérieur de forme homologue au profil extérieur de la tige de commande et dont l'extrémité inférieure se termine par une partie conique destinée à assurer un coincement dans la partie supérieure du manchon.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite pièce de solidarisation présente à sa partie supérieure une couronne munie d'une gorge extérieure destinée à recevoir une bague de friction coopérant avec la partie homologue du couvercle.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite couronne présente au voisinage de sa partie supérieure des moyens de préhension destinés à .-permettre l'extraction de la pièce de solidarisation hors du manchon.

9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la longueur du fourreau est calculée de manière à pénétrer le plus profondément possible dans le manchon.

10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la partie inférieure du manchon présente une saillie radiale destinée à coopérer avec un décrochement homologue ménagé à la paroi intérieure du boîtier.

11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le bouton poussoir de la tige prismatique de commande est réalisé en deux parties sensiblement égales, la partie inférieure étant solidaire en rotation de ladite tige de commande et la partie supérieure restant libre en rotation par rapport à ladite partie inférieure et par rapport à ladite tige de commande.

Dessins