Pour mesurer et distribuer un volume précis de liquide, les pipettes sont indispensables dans les laboratoires modernes. Selon la taille du laboratoire et le volume à distribuer, différents types de pipettes sont couramment utilisés :
- Pipettes à déplacement d'air
- Pipettes à déplacement positif
- Pipettes doseuses
- Pipettes à portée réglable
En 2020, les micropipettes à déplacement d'air ont commencé à jouer un rôle crucial dans la lutte contre la COVID-19, notamment pour la préparation d'échantillons destinés à la détection d'agents pathogènes (par exemple, la RT-PCR en temps réel). On utilise généralement deux types de pipettes : les pipettes à déplacement d'air manuelles et les pipettes motorisées.
Pipettes à déplacement d'air manuelles vs pipettes à déplacement d'air motorisées
Dans le cas d'une pipette à déplacement d'air, un piston est déplacé verticalement à l'intérieur de la pipette afin de créer une pression négative ou positive sur la colonne d'air. Ceci permet à l'utilisateur d'aspirer ou d'expulser un échantillon liquide à l'aide d'un embout de pipette jetable, tandis que la colonne d'air contenue dans l'embout sépare le liquide des parties non jetables de la pipette.
Le mouvement du piston peut être conçu pour être effectué manuellement par l'opérateur ou électroniquement, c'est-à-dire que l'opérateur déplace le piston à l'aide d'un moteur commandé par un bouton-poussoir.
Limites des pipettes manuelles
L'utilisation prolongée de pipettes manuelles peut entraîner une gêne, voire des blessures, pour l'utilisateur. La force nécessaire pour distribuer les liquides et éjecter l'embout de la pipette, combinée à des mouvements répétitifs fréquents pendant plusieurs heures, peut accroître le risque de troubles musculo-squelettiques (TMS) au niveau des articulations, notamment du pouce, du coude, du poignet et de l'épaule.
Les pipettes manuelles nécessitent d'appuyer sur le bouton avec le pouce pour libérer le liquide, tandis que les pipettes électroniques offrent une meilleure ergonomie grâce à un bouton à déclenchement électronique, comme dans cet exemple.
Alternatives électroniques
Les pipettes électroniques ou motorisées constituent une alternative ergonomique aux pipettes manuelles, améliorant significativement le débit d'échantillonnage et garantissant précision et exactitude. Contrairement aux pipettes traditionnelles à boutons actionnés par le pouce et au réglage manuel du volume, les pipettes électriques sont dotées d'une interface numérique permettant d'ajuster le volume et d'aspirer et de refouler grâce à un piston électrique.
Sélection du moteur pour pipettes électroniques
Le pipetage étant souvent la première étape d'un processus en plusieurs étapes, toute imprécision ou imperfection survenant lors du dosage de cette petite portion de liquide peut se répercuter sur l'ensemble du processus, affectant en fin de compte la précision et l'exactitude globales.
Que sont l'exactitude et la précision ?
La précision est atteinte lorsque la pipette distribue le même volume à plusieurs reprises. Elle est atteinte lorsque la pipette distribue le volume cible avec exactitude et sans erreur. Il est difficile d'obtenir simultanément précision et exactitude, or les industries qui utilisent des pipettes exigent les deux. C'est en effet ce niveau d'exigence extrêmement élevé qui permet de reproduire les résultats expérimentaux.
Le moteur est l'élément central de toute pipette électronique. Il influe considérablement sur sa précision et son exactitude, en plus d'autres facteurs importants tels que la taille, la consommation d'énergie et le poids. Les ingénieurs concepteurs de pipettes optent principalement pour des actionneurs linéaires pas à pas ou des moteurs à courant continu. Cependant, chacun présente ses propres avantages et inconvénients.
Moteurs à courant continu
Les moteurs à courant continu sont des moteurs simples qui tournent lorsqu'ils sont alimentés en courant continu. Leur fonctionnement ne nécessite pas de connexions complexes. Cependant, compte tenu des exigences de mouvement linéaire des pipettes électroniques, les solutions à moteur à courant continu requièrent une vis sans fin et un système d'engrenages supplémentaires pour convertir le mouvement rotatif en mouvement linéaire et fournir la force nécessaire. Ces solutions nécessitent également un mécanisme de rétroaction, tel qu'un capteur optique ou un codeur, pour contrôler avec précision la position du piston linéaire. En raison de la forte inertie de son rotor, certains concepteurs peuvent également ajouter un système de freinage pour améliorer la précision du positionnement.
moteurs pas à pas
En revanche, de nombreux ingénieurs privilégient les actionneurs linéaires pas à pas en raison de leur facilité d'intégration, de leurs excellentes performances et de leur faible coût. Ces actionneurs sont composés de moteurs pas à pas à aimant permanent, d'un rotor fileté et d'une barre de filament intégrée, permettant d'obtenir un mouvement linéaire direct dans un format compact.
Date de publication : 19 juin 2024