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EP1648610A1 - Dispositif de prelevement et de depot de gouttelettes d'au moins un liquide, procede de mise en oeuvre de ce dispositif, ainsi que systeme d'asservissement pour ce procede - Google Patents

Dispositif de prelevement et de depot de gouttelettes d'au moins un liquide, procede de mise en oeuvre de ce dispositif, ainsi que systeme d'asservissement pour ce procede

Info

Publication number
EP1648610A1
EP1648610A1 EP03817510A EP03817510A EP1648610A1 EP 1648610 A1 EP1648610 A1 EP 1648610A1 EP 03817510 A EP03817510 A EP 03817510A EP 03817510 A EP03817510 A EP 03817510A EP 1648610 A1 EP1648610 A1 EP 1648610A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
liquid
rod
passage
closure element
opening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP03817510A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1648610B1 (fr
Inventor
Moussa Hoummady
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP1648610A1 publication Critical patent/EP1648610A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1648610B1 publication Critical patent/EP1648610B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B01L3/0241—Drop counters; Drop formers
    • B01L3/0265—Drop counters; Drop formers using valves to interrupt or meter fluid flow, e.g. using solenoids or metering valves
    • 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
    • B01L3/0241—Drop counters; Drop formers
    • B01L3/0262—Drop counters; Drop formers using touch-off at substrate or container
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/02—Drop detachment mechanisms of single droplets from nozzles or pins
    • B01L2400/022—Drop detachment mechanisms of single droplets from nozzles or pins droplet contacts the surface of the receptacle
    • B01L2400/025—Drop detachment mechanisms of single droplets from nozzles or pins droplet contacts the surface of the receptacle tapping tip on substrate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0487—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure fluid pressure, pneumatics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/06—Valves, specific forms thereof
    • B01L2400/0633—Valves, specific forms thereof with moving parts

Definitions

  • the present invention relates to a device for collecting and depositing droplets from at least one liquid, method for using this device, and control system for this process. a liquid and a process for implementing this device, as well as a servo system allowing the control of this process.
  • the present invention makes it possible in particular to sample and deposit droplets of reagents and biological solutions with a determined volume of the order of nanoliter, with an uncertainty of the order of ten picoliters.
  • Research in genomics, proteomics and more generally in biology and pharmacy have led to the development of integrated analysis systems (biochips), with a strong tendency to increase the number of tests per unit of area, for example the '' from 1000 to 10,000 per cm 2 .
  • a film of the liquid to be deposited is formed inside the ring, which acts as a reservoir; the needle then passes through the film of liquid and deposits by buffering; the drawbacks of this method are the same as those of the previous method, namely an irregular deposit and significant evaporation of the liquid; moreover, this technique presents very limited possibilities of miniaturization;
  • document WO 00/13796 describes a device for depositing, by contact, a liquid contained in a reservoir and taken to a printing point by a capillary conduit, rapid evaporation of the liquid is avoided, but the wear problems of the tip, irregular deposit and difficulty in plugging and washing remain;
  • WO 99/04896 describes a device for depositing by contact with a liquid which adheres to a frustoconical tip, possibly grooved, said tip being connected to a spring making it possible to fix the value of the force exerted by the tip on the surface of deposit;
  • the main drawbacks of this method are due to the evaporation of the liquid, the low sampling capacity and
  • the invention proposes to avoid any contact with the ambient air before the liquid is deposited by producing a device which can be closed, and which can advantageously be supplied to the user in the form of a pre-filled cartridge.
  • a device which can be closed, and which can advantageously be supplied to the user in the form of a pre-filled cartridge.
  • such a device allows an adjustment of the quantity of liquid withdrawn or deposited with an accuracy less than a nanoliter.
  • An object of the present invention is more specifically a device for collecting and depositing droplets of at least one liquid, comprising: an external tube having an opening at one of its ends; - An orifice of capillary dimensions in the wall of said external tube, making it possible to maintain inside said external tube a pressure equal to atmospheric pressure; a rim delimiting said opening; a rod free to slide inside said external tube; - an internal volume between said rod and the external tube; a closure element of said opening connected to said rod, and in which, when said rod is in an extremely advanced position, said closure element bears on the flange and thus hermetically closes said opening whereas, when the rod is out of this extreme position, a passage of capillary dimensions places the internal volume in communication with the outside.
  • said closure element is held in said advanced position by means of applying an elastic force.
  • the section of said passage varies continuously depending on the relative position of said rod relative to said external tube, between 0 and a maximum value, reached when said rod is in said fully retracted position.
  • the maximum section of said passage is of the order of 10 "8 m 2 with an uncertainty of the order of 1%, so that the volume of the droplets deposited is of the order of nanoliter with an uncertainty of the order of 10 picoliters;
  • said closing element is a point, preferably conical, or a ball;
  • the means of applying an elastic force is chosen between a spring, an elastic beam, an elastic membrane, a block of elastomeric material;
  • - the means for applying an elastic force connects the end of the rod opposite the opening to the external tube or to a second rod, collinear with the first;
  • the closure element is integral with said rod;
  • the means for applying an elastic force connects the closure element to the end of the rod on the side of the opening, according to advantageous characteristics:
  • the device also comprises a position sensor which makes it possible to measure the position of said rod inside said external tube;
  • the device also comprises an actuator which makes it possible to adjust the position of said rod inside said external tube; -
  • the sensor and the actuator
  • the device constitutes a cartridge prefilled with a liquid.
  • Another object of the present invention is a sampling and deposition head constituted by several of said devices, to allow a network of droplets of at least one liquid to be deposited.
  • the quantity of said liquid withdrawn or deposited by each device belonging to said withdrawal and deposit head can be controlled individually.
  • the invention also relates to a method for withdrawing at least one liquid using the above device, and comprising at least the following steps: - immersion of said device in a container containing the liquid; retraction of said closure element to open the passage and filling of said internal volume by the effect of hydrostatic pressure and capillarity; and - extracting said device and advancing said closing element to close the passage.
  • the retraction of said closure element is caused by the pressure exerted by said closure element on the bottom of said container.
  • the retraction of said closure element is caused by the actuator.
  • Another object of the present invention is a method for withdrawing at least one liquid using the preceding device, and comprising at least the following steps: - bringing said opening at the end of said device closer to the surface of said liquid to withdraw; retraction of said closure element by the actuator to open the passage and filling of said internal volume by the effect of capillary forces only. The method applies in particular to the case where the liquid is contained in a microwell.
  • the quantity of said liquid which is sampled is controlled by adjusting the position of said rod inside said external tube, and consequently the section of said passage.
  • Another object of the present invention is a method of deposition by contact of at least one liquid using a device described above, and comprising at least the following steps: positioning of said device vertically from the point of the deposition surface where we want to make the deposit; - bringing said closure element into contact with said deposition surface and opening of said passage by the effect of the pressure exerted by said closure element on said contact surface; deposition of a controlled quantity of said liquid by the combined effect of the adhesion forces of said liquid on the deposition surface, of capillarity and of gravity; and lifting said device and advancing said closure member to close the passage.
  • the present invention also relates to a method of contactless deposition of at least one liquid using the device defined above, and comprising at least the following steps: positioning of said device vertically from the point of the deposition surface where the 'we want to make the deposit; retraction of said closure element by the effect of said actuator, which causes said passage to open; and - advancement of said closure element to close the passage and deposition of a droplet of said liquid by the combined effect of gravity and the piston effect induced by the advancement of said closure element;
  • the quantity of said liquid which is deposited is controlled by adjusting the position of said rod inside said external tube, and consequently the section of said passage.
  • Another aspect of the present invention is a method for washing such a device, comprising injecting a detergent liquid under pressure into the interior of said device, the evacuation of said detergent liquid being effected by suction via the passage, kept open by retracting said closure element.
  • the invention also relates to a servo system for regulating the quantity of liquid withdrawn or deposited, in which the translation system presses the closure element against the bottom or said deposit surface with a constant force, which can optionally be zero and in which: the relative position of said rod relative to said external tube is determined by the sensor; said relative position is compared to its target value, calculated as a function of the quantity of the liquid which it is desired to withdraw or deposit; the actuator acts to bring said relative position closer to said target value.
  • FIGS. 5A to 5C the steps of a method for implementing said device for depositing a determined quantity of a liquid on a deposition surface, comprising bringing said device into contact with said deposition surface;
  • Figure 6, a variant of said deposition process, carried out without contact;
  • FIG. 7 the washing of said device seen in longitudinal section, making it possible to avoid contamination between different liquids sampled and / or deposited by the same device;
  • Figure 1 shows a device 100 for removing and depositing droplets of at least one liquid comprising an external tube 101 constituted by a cylindrical body 103 and an end portion 105 which gradually narrows. The end of said end portion 105 has an opening 107 defined by a lip-shaped rim 109. Inside said external tube 101 is free to slide, a cylindrical rod 111 carrying a conical tip 113.
  • said cylindrical rod 111 remains blocked inside said external tube 101.
  • said conical point 113 rests on the flange 109 and thus hermetically closes said opening 107; otherwise, a passage 115 of microscopic dimensions places the internal volume 117 between said rod 111 and the external tube 101 in communication with the outside.
  • the section of said passage 115 varies continuously as a function of the relative position Z of said rod 111 by ratio to said external tube 101, between 0 and a maximum value, reached when said rod 111 is in the second extreme position, said to be fully retracted.
  • the section of said passage 115 has a quadratic dependence on Z.
  • the maximum value of the volume deposited is advantageously of the order of 1 nanoliter, with an uncertainty of the order of 10 picoliters .
  • the section of passage 115 reaches a maximum value of the order of 10 ⁇ 8 m 2 with an uncertainty of the order of 1%.
  • the end of said rod 111 opposite to said tip 113 is fixed to a cylinder 121 made of magnetic material (that is to say having a relative magnetic permeability ⁇ r substantially larger than 1) of larger diameter, which connects said rod 111 to a means for applying an elastic force, such as the spring 123, which maintains said rod 111 in its most advanced position.
  • a wire 125 is wound to form a solenoid 127; when said rod 121 is in its fully advanced position, the cylinder 121 is partially inside said solenoid 127; when said rod 111 is in its fully retracted position, the cylinder 121 is entirely inside said solenoid 127.
  • the inductance of said solenoid 127 depends on the relative position Z of said rod 111 with respect to said external tube 101; the solenoid 127 therefore functions as a position sensor.
  • the measurement of the inductance can be carried out by one of the methods known to those skilled in the art versed in electronics or electrical engineering.
  • An electric current flowing in the solenoid 127 generates a magnetic field which exerts an attractive force on the cylinder 121.
  • the solenoid 127 then functions as an actuator, acting on the relative position Z of said rod 111 relative to said external tube 101.
  • the positioning of said device 100 is carried out with micrometric precision by a translation system xyz 129 to which the external tube 101 is fixed.
  • FIG. 2A shows a detail of another particular embodiment of the present invention.
  • the relatively short rod 211 carries a conical point 113 and can slide inside said external tube 101, while the rod 212 is fixed.
  • a spring 123 connects the two rods 211 and 212 and maintains said rod 211 in its most advanced position.
  • said conical tip 113 rests on a flange 109 and thus hermetically closes an opening 107.
  • the orifice 119 constitutes the only point of contact between the liquid contained in said devices 100 and 200 and the ambient air. If this is to be avoided, for example to avoid oxidation of said liquid, it is possible to connect the orifice 119 to a container 219 containing an inert gas, for example Argon, maintained at the pressure of 1 atmosphere, as illustrated by the Figure 2C.
  • an inert gas for example Argon
  • FIG. 2D A sampling and deposition head 225, constituted by a matrix of devices 100 of the type shown in FIG. 1A fixed to a support 227, is illustrated in FIG. 2D.
  • Such a composite head allows the simultaneous deposition of a network of droplets such as those shown in FIGS. 11A and 11 B.
  • the actuator 127 the quantity of liquid deposited by each device belonging to the head 225 can be individually controlled .
  • FIGS. 3A to 3C show the different stages of a method for collecting and depositing droplets of liquids which uses the device which is the subject of the present invention.
  • the device 100 is introduced (FIG.
  • FIGS. 4A to 4C illustrate the different stages of a variant of said sampling method, adapted to the case where the liquid is contained in a microwell.
  • the device 100 is brought closer to the surface 41 of a liquid 32 contained in a microwell 43 until the tip 113 of the rod 111 comes into contact with said surface 41.
  • the liquid 32 adheres to said tip 113 and forms a concave meniscus 45.
  • an electric current I is injected into the solenoid 127 to generate a magnetic field H in order to raise said tip 113 and thus open the passage 115.
  • the suction of the liquid is made exclusively by capillary action; this requires that the internal surface of said device be sufficiently hydrophilic with respect to that of said microwell 37.
  • FIGS. 5A-5C show the different stages of a method for depositing a determined quantity of a liquid on a deposit surface, comprising bringing said device into contact with said deposit surface.
  • the device 100 is positioned on the deposition surface 51, vertical to the point where it is desired to deposit a predetermined quantity of said liquid 32.
  • FIG. 5B illustrates the device 100 lowered.
  • the passage 115 opens, as in the removal phase (FIG. 3B).
  • the combined effect of the capillary forces, the adhesion forces of said liquid 32 with said deposition surface 51 and of gravity allow the deposition of a predetermined amount 53 of said liquid 32 on said deposition surface 51.
  • the volume of said predetermined quantity 53 can be controlled by adjusting the degree of opening of said passage 115.
  • the orifice 119 allows air to enter the internal volume 117 to maintain a constant pressure at l inside said device 100.
  • FIG. 5C once said predetermined quantity has been deposited
  • FIG. 6 shows a variant of said deposition method, which is carried out without bringing said tip 113 into contact with said deposition surface 51. This can be very useful, in particular in the case where it is desired to avoid contaminating said tip 113 with a liquid already present on said deposition surface 51.
  • the device 100 is positioned on the deposition surface 51, vertical to the point where it is desired to deposit a predetermined quantity of said liquid 32, as illustrated in FIG. 5A.
  • a pulse of electric current l (t) is then injected into the solenoid 127 to generate a magnetic field H (t) in order to temporarily lift said tip 113 and thus open the passage 115.
  • the combined effect of gravity and piston effect induced by the return of the rod 111 to its completely advanced rest position allows the detachment of a drop 61, the volume of which depends on the surface tension and the density of said liquid 32, on the wettability of the surface said rod 111, said tip 113 and said tube 101, the shape of said tip 113 and the degree of opening of said passage 115.
  • the control of this last parameter makes it possible to deposit a predetermined quantity of said liquid 32.
  • FIG. 7 illustrates the method for washing said device 100.
  • FIG. 8 shows, in the form of a flowchart, an example of a servo-control system which makes it possible to control the degree of opening of said passage 115 during the removal and deposition of the liquid 32. For clarity, a detail of said device 100 is also shown in the figure.
  • This servo-control system applies in particular when the translation system 129 makes it possible to press the point 113 against the bottom 33 or the deposition surface 51 with a constant force F, which may possibly be zero in the cases of the sampling method illustrated. in Figures 4a to 4C and the contactless deposition method illustrated in Figure 6.
  • the relative position Z e of the rod 111 relative to the outer tube 101 is determined by the balance between said force F and the elastic force exerted jointly on said rod 111 by the spring 123 and the magnetic field generated by the solenoid 127:
  • k r and k m (l) are the elastic constants of said spring 123 and the magnetic force, the latter being a function of the current I flowing through the solenoid 127.
  • the current I is the parameter that adjusts the quantity pr lifting or trademark of said liquid 32 through the control of the degree of opening of said passage 115
  • the Z value e is determined by measuring the inductance L of said solenoid 127.
  • Z e is compared with the target value Z c , corresponding to the desired degree of opening of the passage 115.
  • the current I is modified to increase or decrease the current I, which modifies the position Z e by means of k m (l).
  • a second control system is also shown in the form of a flowchart.
  • This system makes it possible to control the degree of opening of said passage 115 when the liquid 32 is withdrawn and deposited.
  • a detail of said device 100 is also shown in the figure.
  • This control system applies in particular when the translation system 129 makes it possible to press the tip 113 against the bottom 33 or the deposit surface 51 with an adjustable force F.
  • said force F is adjustable, it can be directly used to control the degree of opening of said passage 115.
  • the solenoid 127 is used only as a sensor, and not as an actuator.
  • step 91 the value Z e is determined by a measurement of the inductance L of said solenoid 127.
  • Z e is compared with the target value Z c , corresponding to the desired degree of opening of the passage 115.
  • step 95 said adjustable force F is modified to bring Z e closer to Z c .
  • the terminal part may gradually shrink or alternatively may not exist; said point may not be conical, but, for example, pyramidal, frustoconical, ellipsoidal, etc.
  • hydrophilic or hydrophobic coatings can be provided: in particular, said surfaces can include a coating of a hydrophilic material such as tungsten; said surfaces may also have protective coatings; several materials can be used for the production of said devices, in particular stainless steel, plastic materials or glass; the solenoid can be replaced by any kind of electromagnetic, electrical, optical or mechanical sensors and actuators: for example, it is possible to use as sensors capacitive sensors, strain gauges, piezoelectric or potentiometric sensors, photoelectric cells, etc., and as actuators for electric motors, pneumatic, piezoelectric or thermal actuators, etc.
  • the cylinder or said rod in such a case, it is not necessary for the cylinder or said rod to be made of magnetic material; said devices can also be devoid of any sensor or actuator; the solenoid can also replace the means of applying a force; in this case, the electromagnetic force replaces the elastic force the cylinder of magnetic material may be absent; in this case, if the solenoid is present, said rod must itself be made of magnetic material.
  • said means for applying an elastic force can also be constituted, for example, by blocks of an elastomeric material, a beam or an elastic membrane or pneumatic devices; said means for applying a force may also be absent, in this case the weight of said rods respectively must be sufficient for said conical point to hermetically seal said opening;
  • the translation system can, for example, be based on a polar coordinate system; the translation system can be controlled manually, using micrometric screws; - said devices can be filled directly by the user or they can be supplied in the form of pre-filled cartridges, intended to be discarded or returned to the manufacturer after use; this is made possible by the fact that said means for applying a force keep said opening hermetically closed and that the orifice, because of its capillary dimensions, does not allow the liquid contained in the internal volume to exit; said devices can be supplied with the orifice blocked, the opening being effected immediately before use; although isolated devices have been described, it is possible to produce a collection and deposition head composed of such devices, so as to be able to simultaneously

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Description

Dispositif de prélèvement et de dépôt de gouttelettes d'au moins un liquide, procédé de mise en oeuvre de ce dispositif, ainsi que système d'asservissement pour ce procédé La présente invention concerne un dispositif de prélèvement et de dépôt de gouttelettes d'au moins un liquide et un procédé de mise en ouvre de ce dispositif, ainsi qu'un système d'asservissement permettant le contrôle de ce procédé. La présente invention permet en particulier d'effectuer un prélèvement et un dépôt de gouttelettes de réactifs et de solutions biologiques avec un volume déterminé de l'ordre du nanolitre, avec une incertitude de l'ordre de la dizaine de picolitres. Les recherches en génomique, protéomique et plus en générale en biologie et en pharmacie ont conduit au développement de systèmes d'analyse intégrés (biopuces), avec une forte tendance à l'augmentation du nombre de tests par unité de surface, par exemple de l'ordre de 1000 à 10.000 par cm2. Cela nécessite la manipulation et la délivrance à des endroits précis de gouttelettes de faibles dimensions mais contrôlées, pour former un réseau haute densité qui constitue le support pour des tests multiples. Plusieurs dispositifs existants permettent de réaliser des réseaux de gouttelettes de quelques centaines de μm de rayon, correspondant à des volumes de quelques nanolitres. Par exemple, les documents US 5,807,522 et US 6,101,946 décrivent des dispositifs basés sur une aiguille métallique dont la pointe est fendue à la manière d'une plume. Le prélèvement et la rétention dans la fente du liquide à déposer se fait par capillarité, le dépôt se fait par contact avec le support de test. Ces techniques présentent des inconvénients majeurs : - manque de régularité des volumes déposés, fragilité et usure des aiguilles, faible capacité de prélèvement, ce qui oblige à des remplissages fréquents, forme des gouttelettes déterminée par la forme de la pointe, - évaporation rapide du liquide, ce qui induit une variabilité importante de la concentration lorsque ledit liquide est une solution et difficulté de nettoyage (technique basée sur des ultrasons, qui fragilise ultérieurement l'aiguille). Les documents suivants illustrent également l'état de la technique : le document WO 99/36760 décrit un dispositif de dépôt utilisant un anneau et une aiguille pleine. Un film du liquide à déposer est formé à l'intérieur de l'anneau, qui a une fonction de réservoir ; l'aiguille traverse ensuite le film de liquide et effectue un dépôt par tamponnage ; les inconvénients de cette méthode sont les mêmes que ceux de la méthode précédente, à savoir un dépôt irrégulier et une évaporation importante du liquide ; de plus, cette technique présente des possibilités de miniaturisation très limitées ; le document WO 00/13796 décrit un dispositif de dépôt par contact d'un liquide contenu dans un réservoir et emmené à une pointe d'impression par un conduit capillaire, l' évaporation rapide du liquide est évitée, mais les problèmes d'usure de la pointe, de dépôt irrégulier et de difficulté de bouchage et de lavage demeurent ; le document WO 99/04896 décrit un dispositif de dépôt par contact d'un liquide qui adhère à une pointe tronconique, éventuellement cannelée, ladite pointe étant reliée à un ressort permettant de fixer la valeur de la force exercée par la pointe sur la surface de dépôt ; Les principaux inconvénients de cette méthode sont dus à l'évaporation du liquide, à la faible capacité de prélèvement et à la difficulté de contrôler précisément le volume déposé, le seul paramètre de contrôle étant la durée du contact entre la pointe et la surface ; le document US 6,024,925 décrit un dispositif basé sur des micropipettes maintenues par des ressorts et chargées par capillarité ; la délivrance du liquide est obtenue en appliquant une surpression dans une chambre à laquelle les pipettes sont connectées ; - le document US 6,235,473 décrit un dispositif de dépôt similaire à un feutre, ce qui présente évidemment des problèmes d'évaporation du liquide et de régularité du dépôt, ainsi qu'un dispositif comportant une valve à aiguille, qui s'ouvre pour laisser sortir le liquide quand la pointe est appuyée à la surface de dépôt ; cependant, seulement la pesanteur maintient fermé ladite valve, le dispositif doit donc être conservé en position verticale. Afin de pallier les inconvénients précités, l'invention propose d'éviter tout contact avec l'air ambiant avant le dépôt du liquide en réalisant un dispositif qui peut se fermer, et qui peut avantageusement être fourni à l'utilisateur sous forme d'une cartouche pré-remplie. Avantageusement, un tel dispositif permet un réglage de la quantité de liquide prélevée ou déposée avec une précision inférieure au nanolitre. Lorsque plusieurs de ces dispositifs sont réunis en une seule tête de prélèvement/dépôt, chacun desdits dispositifs peut avantageusement être contrôlé individuellement. Un objet de la présente invention est plus précisément un dispositif de prélèvement et dépôt de gouttelettes d'au moins un liquide, comportant : un tube externe possédant une ouverture à l'une de ses extrémités ; - un orifice de dimensions capillaires dans la paroi dudit tube externe, permettant de maintenir à l'intérieur dudit tube externe une pression égale à la pression atmosphérique ; un rebord délimitant ladite ouverture ; une tige libre de coulisser à l'intérieur dudit tube externe ; - un volume interne compris entre ladite tige et le tube externe ; un élément de fermeture de ladite ouverture relié à ladite tige, et dans lequel, lorsque ladite tige se trouve dans une position d'avancée extrême, ledit élément de fermeture s'appuie sur le rebord et ferme ainsi hermétiquement ladite ouverture alors que, lorsque la tige est hors de cette position extrême, un passage de dimensions capillaires met le volume interne en communication avec l'extérieur. De préférence, ledit élément de fermeture est maintenu dans ladite position avancée par un moyen d'application d'une force élastique. Avantageusement, la section dudit passage varie avec continuité en fonction de la position relative de ladite tige par rapport audit tube externe, entre 0 et une valeur maximale, atteinte quand ladite tige se trouve dans ladite position complètement rétractée. Selon des modes de réalisation préférés : - la section maximale dudit passage est de l'ordre de 10"8 m2 avec une incertitude de l'ordre de 1 %, de telle sorte que le volume des gouttelettes déposées soit de l'ordre du nanolitre avec une incertitude de l'ordre de 10 picolitres ; - ledit élément de fermeture est une pointe, de préférence conique, ou une bille ; - le moyen d'application d'une force élastique est choisi entre un ressort, une poutre élastique, une membrane élastique, un bloc de matériau élastomère ; - le moyen d'application d'une force élastique relie l'extrémité de la tige opposée à l'ouverture au tube externe ou à une deuxième tige, colinéaire à la première ; - l'élément de fermeture est solidaire à ladite tige ; - le moyen d'application d'une force élastique relie l'élément de fermeture à l'extrémité de la tige du côté de l'ouverture. Selon des caractéristiques avantageuses : - le dispositif comprend également un capteur de position qui permet de mesurer la position de ladite tige à l'intérieur dudit tube externe ; - le dispositif comprend également un actionneur qui permet de régler la position de ladite tige à l'intérieur dudit tube externe ; - le capteur et l'actionneur sont constitués par un solénoïde et par au moins une partie de ladite tige constituée en matériau ayant une perméabilité magnétique relative μr sensiblement plus grande que 1 ; - le dispositif peut être constitué au moins partiellement d'un matériau choisi entre un acier inoxydable, un verre, un matériau plastique et un polymère; - le dispositif peut comporter des revêtements protecteurs sur au moins une partie des surfaces susceptibles de rentrer en contact avec au moins un liquide respectivement à prélever ou déposer, - le dispositif peut comporter des revêtements hydrophobes ou hydrophiles sur au moins une partie des surfaces susceptibles de rentrer en contact avec au moins un liquide à prélever ou déposer ; - de préférence, au moins l'un desdits revêtements est constitué d'un matériau hydrophile, tel que du tungstène ; -l'orifice de dimensions capillaires est suffisamment petit pour éviter qu'un liquide susceptible d'être prélevé ou déposé ne le traverse, et peut être bouché pour isoler le volume interne de l'environnement ; - le dispositif peut être relié à un récipient contenant un gaz inerte; - la pression dudit gaz inerte est réglable afin de pouvoir effectuer un prélèvement et un dépôt de liquide assistés par effet pneumatique ; - le dispositif est fixé à un système de translation permettant de le déplacer dans les trois dimensions avec une précision micrométrique, le système de translation pouvant être contrôlé par un ordinateur. Avantageusement, le dispositif constitue une cartouche préremplie d'un liquide. Un autre objet de la présente invention est une tête de prélèvement et de dépôt constitué par plusieurs desdits dispositifs, pour permettre de déposer un réseau de gouttelettes d'au moins un liquide. Avantageusement, la quantité dudit liquide prélevée ou déposée par chaque dispositif appartenant à ladite tête de prélèvement et de dépôt peut être contrôlée individuellement. L'invention concerne également un procédé de prélèvement d'au moins un liquide mettant en œuvre le dispositif précédent, et comportant au moins les étapes suivantes : - immersion dudit dispositif dans un récipient contenant le liquide ; rétraction dudit élément de fermeture pour ouvrir le passage et remplissage dudit volume interne par effet de la pression hydrostatique et de la capillarité ; et - extraction dudit dispositif et avancement dudit élément de fermeture pour fermer le passage. Avantageusement, la rétraction dudit élément de fermeture est provoquée par la pression exercée par ledit élément de fermeture sur le fond dudit récipient. Dans un autre mode de réalisation dudit procédé, la rétraction dudit élément de fermeture est provoquée par l'actionneur. Un autre objet de la présente invention est un procédé de prélèvement d'au moins un liquide mettant en œuvre le dispositif précédent, et comportant au moins les étapes suivantes : - rapprochement de ladite ouverture à l'extrémité dudit dispositif à la surface dudit liquide à prélever; rétraction dudit élément de fermeture par l'actionneur de pour ouvrir le passage et remplissage dudit volume interne par effet des forces de capillarité uniquement. Le procédé s'applique notamment au cas où le liquide est contenu dans un micropuit. Avantageusement, dans ce procédé de prélèvement, la quantité dudit liquide qui est prélevée est contrôlée en réglant la position de ladite tige à l'intérieur dudit tube externe, et par conséquent la section dudit passage. Un autre objet de la présente invention est un procédé de dépôt par contact d'au moins un liquide mettant en œuvre un dispositif décrit précédemment, et comportant au moins les étapes suivantes : positionnement dudit dispositif à la verticale du point de la surface de dépôt où l'on veut effectuer le dépôt ; - mise en contact dudit élément de fermeture avec ladite surface de dépôt et ouverture dudit passage par effet de la pression exercée par ledit élément de fermeture sur ladite surface de contact ; dépôt d'une quantité contrôlée dudit liquide par l'effet combiné des forces d'adhésion dudit liquide à la surface de dépôt, de la capillarité et de la pesanteur ; et soulèvement dudit dispositif et avancement dudit élément de fermeture pour fermer le passage. La présente invention concerne également un procédé de dépôt sans contact d'au moins un liquide mettant en œuvre le dispositif défini ci-dessus, et comportant au moins les étapes suivantes : positionnement dudit dispositif à la verticale du point de la surface de dépôt où l'on veut effectuer le dépôt ; rétraction dudit élément de fermeture par effet dudit actionneur, ce qui provoque l'ouverture dudit passage ; et - avancement dudit élément de fermeture pour fermer le passage et dépôt d'une gouttelette dudit liquide par l'effet combiné des de la pesanteur et de l'effet de piston induit par l'avancement dudit élément de fermeture ; Avantageusement, dans ces procédés de dépôt, la quantité dudit liquide qui est déposée est contrôlée en réglant la position de ladite tige à l'intérieur dudit tube externe, et par conséquent la section dudit passage. Un autre aspect de la présente invention est un procédé de lavage d'un tel dispositif, comportant l'injection à l'intérieur dudit dispositif un liquide détergent sous pression par l'orifice, l'évacuation dudit liquide détergent s'effectuant par aspiration via le passage, maintenu ouvert en rétractant ledit élément de fermeture. L'invention se rapporte également à un système d'asservissement pour régler la quantité de liquide prélevée ou déposée, dans lequel le système de translation presse l'élément de fermeture contre le fond ou ladite surface de dépôt avec une force constante, qui peut éventuellement être nulle et dans lequel : la position relative de ladite tige par rapport audit tube externe est déterminée par le capteur; ladite position relative est comparée à sa valeur cible, calculée en fonction de la quantité du liquide que l'on souhaite prélever ou déposer ; l'actionneur agit pour rapprocher ladite position relative de ladite valeur cible. Selon une variante de ce système d'asservissement pour régler la quantité de liquide prélevée ou déposée, le système de translation presse ledit élément de fermeture contre le fond ou ladite surface de dépôt avec une force variable. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemple et qui représentent, respectivement : - la figure 1A, une vue en coupe d'un exemple de dispositif de prélèvement et de dépôt selon la présente invention ; la figure 1 B, un agrandissement de la région proche de l'extrémité ouverte du dispositif précédent ; les figures 2A, 2B et 2C, trois variantes du dispositif selon la figure 1A ; la figure 2D, une tête de prélèvement et de dépôt constituée par plusieurs de ces dispositifs ; les figures 3A à 3C, les trois étapes d'un procédé de mise en oeuvre dudit dispositif pour prélever une quantité déterminée d'un liquide ; - les figures 4A à 4C, les étapes d'une variante dudit procédé de prélèvement, adapté au cas où le liquide est contenu dans un micropuit ; les figures 5A à 5C, les étapes d'un procédé de mise en oeuvre dudit dispositif pour déposer une quantité déterminée d'un liquide sur une surface de dépôt, comportant la mise en contact dudit dispositif avec ladite surface de dépôt ; la figure 6, une variante dudit procédé de dépôt, effectué sans contact ; la figure 7, le lavage dudit dispositif vue en coupe longitudinale, permettant d'éviter la contamination entre différents liquides prélevés et ou déposés par le même dispositif ; la figure 8, un algorithme de commande de système d'asservissement pour contrôler la quantité de liquide prélevée ou déposée par les procédés illustrés en les figures 3A à 3C, 4A à 4C, 5A à 5C et 6 ; et - la figure 9, un algorithme de commande de système d'asservissement pour contrôler la quantité de liquide prélevée ou déposée par les procédés illustrés en les figures 3A à 3C et 5A à 5C ; La figure 1 montre un dispositif 100 de prélèvement et dépôt de gouttelettes d'au moins un liquide comportant un tube externe 101 constitué par un corps cylindrique 103 et une partie terminale 105 qui se rétrécit progressivement. L'extrémité de ladite partie terminale 105 comporte une ouverture 107 délimitée par un rebord 109 en forme de lèvre. A l'intérieur dudit tube externe 101 se trouve, libre de coulisser, une tige cylindrique 111 portant une pointe conique 113. Comme le diamètre de la base de ladite pointe conique 113 est plus grand que celui de ladite ouverture 107, ladite tige cylindrique 111 reste bloquée à l'intérieur dudit tube externe 101. Quand ladite tige 111 se trouve dans une position extrême, dite complètement avancée, ladite pointe conique 113 s'appuie sur le rebord 109 et ferme ainsi hermétiquement ladite ouverture 107 ; autrement, un passage 115 de dimensions microscopiques met en communication avec l'extérieur le volume interne 117 compris entre ladite tige 111 et le tube externe 101. La section dudit passage 115 varie avec continuité en fonction de la position relative Z de ladite tige 111 par rapport audit tube externe 101 , entre 0 et une valeur maximale, atteinte quand ladite tige 111 se trouve dans la seconde position extrême, dite complètement rétractée. Plus précisément, comme ladite pointe 113 a une forme conique, la section dudit passage 115 présente une dépendance quadratique de Z. La valeur maximale du volume déposé est avantageusement de l'ordre de 1 nanolitre, avec une incertitude de l'ordre de 10 picolitres. Pour pouvoir atteindre ce résultat, la section du passage 115 atteint une valeur maximale de l'ordre de 10~8 m2 avec une incertitude de l'ordre de 1%. Quelle que soit la position de ladite tige 111 , le volume interne 117 est maintenu en contact avec l'extérieur par un orifice 119 de dimensions capillaires, ouvert dans le tube externe 101 dans une position éloignée de ladite partie terminale 105, dont la fonction est d'équilibrer la pression à l'intérieur et à l'extérieur dudit tube 101. L'extrémité de ladite tige 111 opposée à ladite pointe 113 est fixée à un cylindre 121 en matériau magnétique (c'est à dire ayant une perméabilité magnétique relative μr sensiblement plus grande que 1) de diamètre plus élevé, qui relie ladite tige 111 à un moyen d'application d'une force élastique, tel que le ressort 123, qui maintient ladite tige 111 dans sa position la plus avancée. Autour dudit tube externe 101, en correspondance dudit cylindre 121 , un fil 125 est enroulé pour former un solénoïde 127 ; quand ladite tige 121 est dans sa position complètement avancée, le cylindre 121 se trouve partiellement à l'intérieur dudit solénoïde 127 ; quand ladite tige 111 est dans sa position complètement rétractée, le cylindre 121 se trouve entièrement à l'intérieur dudit solénoïde 127. Comme le cylindre 121 est constitué, au moins partiellement, d'un matériau magnétique, l'inductance dudit solénoïde 127 dépend de la position relative Z de ladite tige 111 par rapport audit tube externe 101 ; le solénoïde 127 fonctionne donc comme capteur de position. La mesure de l'inductance peut s'effectuer par l'une des méthodes connues de l'homme du métier versé dans l'électronique ou l'électrotechnique. Un courant électrique qui circule dans le solénoïde 127 engendre un champ magnétique qui exerce une force d'attraction sur le cylindre 121. Le solénoïde 127 fonctionne alors comme actionneur, agissant sur la position relative Z de ladite tige 111 par rapport audit tube externe 101. Le positionnement dudit dispositif 100 est effectué avec une précision micrométrique par un système de translation x-y-z 129 auquel est fixé le tube externe 101. Les procédés de prélèvement et de dépôt d'au moins un liquide sont contrôlés par un ordinateur 131 qui agit sur le système de translation 129 et sur le solénoïde 127. La figure 2A montre un détail d'un autre mode particulier de réalisation de la présente invention. Dans le dispositif 200, à l'intérieur d'un tube externe 101 il y a deux tiges colinéaires, 211 et 212. La tige 211 , relativement courte, porte une pointe conique 113 et peut coulisser à l'intérieur dudit tube externe 101, tandis que la tige 212 est fixe. Un ressort 123 relie les deux tiges 211 et 212 et maintient ladite tige 211 dans sa position la plus avancée. Comme dans le cas de la figure 1 , ladite pointe conique 113 s'appuie sur un rebord 109 et ferme ainsi hermétiquement une ouverture 107. Dans le mode particulier de réalisation illustré par la figure 2B, la tige courte 211 et la pointe 113 sont remplacés par une bille 213. Ladite bille 213 est reliée à la tige 221 par l'intermédiaire du ressort 123. Pour faciliter la rétraction de ladite bille 213, la surface de dépôt 215 peut comporter des protubérances 217 aux endroits ou des gouttes doivent être déposées. L'orifice 119 constitue le seul point de contact entre le liquide contenu dans lesdits dispositifs 100 et 200 et l'air ambiant. Si cela doit être évite, par exemple pour éviter l'oxydation dudit liquide, il est possible de relier l'orifice 119 à un récipient 219 contenant un gaz inerte, par exemple Argon, maintenu à la pression de 1 atmosphère, comme illustré par la figure 2C. Le contrôle de la pression du gaz dans le récipient 219 permet également d'exploiter un effet pneumatique pour assister le prélèvement et le dépôt du liquide. Une tête de prélèvement et de dépôt 225, constituée par une matrice de dispositifs 100 du type représenté sur la figure 1A fixés à un support 227, est illustré par la figure 2D. Une telle tête composite permet le dépôt simultané d'un réseau de gouttelettes tel que ceux reproduits par les figures 11A et 11 B. Grâce à l'actionneur 127, la quantité de liquide déposée par chaque dispositif appartenant à la tête 225 peut être contrôlée individuellement. Les figures 3A à 3C montrent les différentes étapes d'un procédé de prélèvement et de dépôt de gouttelettes de liquides qui utilise le dispositif objet de la présente invention. Le dispositif 100 est introduit (figure 3A) dans un récipient 31 qui contient le liquide 32 à prélever. Comme la pointe 113 de la tige 111 ferme hermétiquement l'ouverture 107 du tube externe 101 , le liquide 32 ne peut pas pénétrer à l'intérieur dudit dispositif 100. Ladite pointe 113 arrive en appui (figure 3B) sur le fond 33 dudit récipient 31 et se rétracte par rapport audit tube externe 101 , ouvrant le passage 115 qui met en communication le volume interne 117 avec le récipient 31. L'un des systèmes d'asservissement décrits en les figures 8 et 9 permet de régler le degré d'ouverture dudit passage 115. L'effet combiné de la pression hydrostatique (principe des vases communicants) et de la capillarité force le liquide 32 à pénétrer dans le volume interne 117 par le passage 115. L'orifice 119 laisse sortir l'air contenu dans le volume interne 117, qui peut ainsi se remplir dudit liquide 32. Le contrôle du degré d'ouverture dudit passage 115 et du temps d'ouverture permettent de charger le dispositif d'une quantité prédéterminée dudit liquide 32. Quand ladite quantité prédéterminée dudit liquide 32 a été prélevée (figure 3C), le dispositif 100 est extrait dudit récipient 31. Ladite pointe 113 referme le dit passage 115 pour empêcher audit liquide 32 de sortir. Les figures 4A à 4C illustrent les différentes étapes d'une variante dudit procédé de prélèvement, adapté au cas ou le liquide est contenu dans un micropuit. En référence à la figure 4A, le dispositif 100 est rapproché à la surface 41 d'un liquide 32 contenu dans un micropuit 43 jusqu'à que la pointe 113 de la tige 111 vienne en contact avec ladite surface 41. Le liquide 32 adhère à ladite pointe 113 et forme un ménisque concave 45. Selon la figure 4B, un courant électrique I est injecté dans le solénoïde 127 pour engendrer un champ magnétique H afin de soulever ladite pointe 113 et ouvrir ainsi le passage 115. L'aspiration du liquide se fait exclusivement par capillarité ; il faut pour cela que la surface interne dudit dispositif soit suffisamment hydrophile par rapport à celle dudit micropuit 37. La figure 4C montre que, lorsque tout le liquide 32 contenu dans le micropuit 43 a été prélevée, le dispositif 100 est soulevé et ladite pointe 113 referme le dit passage 115 pour empêcher audit liquide 32 de sortir. Les figures 5A-5C montrent les différentes étapes d'un procédé de dépôt d'une quantité déterminé d'un liquide sur une surface de dépôt, comportant la mise en contact dudit dispositif avec ladite surface de dépôt. En référence à la figure 5A, le dispositif 100 est positionné sur la surface de dépôt 51 , à la verticale du point où l'on veut déposer une quantité prédéterminée dudit liquide 32. La figure 5B illustre le dispositif 100 baissé. Quand ladite pointe
113 touche ladite surface de dépôt 51, le passage 115 s'ouvre, comme dans la phase de prélèvement (figure 3B). L'effet combiné des forces de capillarité, des forces d'adhérence dudit liquide 32 avec ladite surface de dépôt 51 et de la pesanteur permettent le dépôt d'une quantité prédéterminée 53 dudit liquide 32 sur ladite surface de dépôt 51. Le volume de ladite quantité prédéterminée 53 peut être contrôlé en réglant le degré d'ouverture dudit passage 115. L'orifice 119 laisse pénétrer dans le volume interne 117 de l'air pour maintenir une pression constante à l'intérieur dudit dispositif 100. En figure 5C, une fois déposée ladite quantité prédéterminée
53 dudit liquide 32, le dispositif 100 est éloigné de ladite surface de dépôt 51. Ladite pointe 113 referme alors le dit passage 115 pour empêcher audit liquide 32 de sortir. Le procédé de dépôt peut être répété plusieurs fois, tant que la quantité dudit liquide 32 contenue dans le volume interne 117 n'est pas épuisée. La figure 6 montre une variante dudit procédé de dépôt, qui est effectué sans mettre en contact ladite pointe 113 avec ladite surface de dépôt 51. Cela peut être très utile, notamment dans le cas où l'on souhaiterait éviter de contaminer ladite pointe 113 avec un liquide déjà présent sur ladite surface de dépôt 51. Le dispositif 100 est positionné sur la surface de dépôt 51 , à la verticale du point où l'on veut déposer une quantité prédéterminée dudit liquide 32, comme illustré en la figure 5A. Une impulsion de courant électrique l(t) est alors injecté dans le solénoïde 127 pour engendrer un champ magnétique H(t) afin de soulever temporairement ladite pointe 113 et ouvrir ainsi le passage 115. L'effet combiné de la pesanteur et de l'effet de piston induit par le retour de la tige 111 à sa position de repos complètement avancée permettent le détachement d'une goutte 61 , dont le volume dépend de la tension de surface et de la densité dudit liquide 32, de la mouillabilité de la surface de ladite tige 111, de ladite pointe 113 et dudit tube 101 , de la forme de ladite pointe 113 et du degré d'ouverture dudit passage 115. Le contrôle de ce dernier paramètre permet de déposer une quantité prédéterminée dudit liquide 32. La figure 7 illustre le procédé de lavage dudit dispositif 100. Après le dépôt d'un liquide 32, un lavage de la surface interne dudit tube 101 , de la surface externe de ladite tige 111 et de ladite pointe 113 est généralement nécessaire avant de pouvoir prélever un liquide différent, afin d'éviter toute contamination. Le lavage est effectué en injectant un liquide détergent sous pression 71 , tel que de l'eau deionisée ou un solvant adapté, par l'orifice 119. L'évacuation du liquide détergent 71 se fait par aspiration via le passage 115, maintenu ouvert par contact de ladite pointe 106 avec une surface 73. La figure 8 représente, sous forme d'organigramme, un exemple de système d'asservissement qui permet de contrôler le degré d'ouverture dudit passage 115 lors du prélèvement et du dépôt du liquide 32. Pour plus de clarté, un détail dudit dispositif 100 est également représenté en la figure. Ce système d'asservissement s'applique notamment quand le système de translation 129 permet de presser la pointe 113 contre le fond 33 ou la surface de dépôt 51 avec une force F constante, qui peut éventuellement être nulle dans les cas du procédé de prélèvement illustré en les figures 4a à 4C et du procédé de dépôt sans contact illustré en la figure 6. La position relative Ze de la tige 111 par rapport au tube externe 101 est déterminée par l'équilibre entre ladite force F et la force élastique exercée conjointement sur ladite tige 111 par le ressort 123 et le champ magnétique engendré par le solénoïde 127 : F=kZe=[kr+km(l)] Ze où kr et km(l) sont les constantes élastiques dudit ressort 123 et de la force magnétique, cette dernière étant une fonction du courant I qui traverse le solénoïde 127. Comme la force F et la constante élastique kr ne peuvent pas être modifiées, le courant I est le paramètre qui permet de régler la quantité prélevée ou déposée dudit liquide 32 par l'intermédiaire du contrôle du degré d'ouverture dudit passage 115 A l'étape 81, la valeur Ze est déterminée par une mesure de l'inductance L dudit solénoïde 127. A l'étape 83, Ze est comparée à la valeur cible Zc, correspondant au degré d'ouverture souhaité du passage 115. A l'étape 85, le courant I est modifié pour augmenter ou diminuer le courant I, ce qui modifie la position Ze par l'intermédiaire de km(l). En référence à la figure 9, un deuxième système d'asservissement est représenté également sous la forme d'un organigramme. Ce système permet de contrôler le degré d'ouverture dudit passage 115 lors du prélèvement et du dépôt du liquide 32. Comme dans le cas illustré par la figure 8, un détail dudit dispositif 100 est également représenté en la figure. Ce système d'asservissement s'applique notamment quand le système de translation 129 permet de presser la pointe 113 contre le fond 33 ou la surface de dépôt 51 avec une force F réglable. Comme dans le cas précédant, la position relative Ze de la tige 111 par rapport au tube externe 101 est déterminée par l'équilibre entre ladite force F et la force élastique exercée sur ladite tige 111 : F=kZe Cependant, comme ladite force F est réglable, elle peut être directement utilisée pour contrôler le degré d'ouverture dudit passage 115. Dans ce cas, le solénoïde 127 est utilisé uniquement comme capteur, et non pas comme actionneur. Ce système d'asservissement ne s'applique pas aux procédés illustrés en les figures 4A-C et 6. A l'étape 91, la valeur Ze est déterminée par une mesure de l'inductance L dudit solénoïde 127. A l'étape 93, Ze est comparée à la valeur cible Zc, correspondant au degré d'ouverture souhaité du passage 115. A l'étape 95, ladite force réglable F est modifiée pour rapprocher Ze de Zc. II doit être bien entendu que les exemples décrits et représentés, sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. Ainsi, un grand nombre de modifications des modes particuliers de réalisation desdits dispositifs illustrés en les figures 1A, 1B, 2A, 2B, 2C sont possibles sans sortir du cadre de l'invention, comme par exemple : la partie terminale peut se rétrécir progressivement ou peut alternativement ne pas exister ; ladite pointe peut ne pas être conique, mais, par exemple, pyramidale, tronconique, ellipsoïdale, etc. ; elle peut également présenter des cannelures ou des rainures ; ladite bille peut s'appuyer directement sur la tige, sans l'intermédiaire du ressort ; dans ce cas, ledit ressort relie avantageusement la tige au tube ; comme les propriétés de mouillabilités de la surface interne dudit tube, desdites tiges et de ladite pointe jouent un rôle important dans le prélèvement et le dépôt dudit liquide, des revêtements hydrophiles ou hydrophobes peuvent être prévus : en particulier, lesdites surfaces peuvent comporter un revêtement en un matériau hydrophile tel que le tungstène ; lesdites surfaces peuvent également présenter des revêtements protecteurs ; plusieurs matériaux peuvent être utilisés pour la réalisation desdits dispositifs, en particulier l'acier inoxydable, des matériaux plastiques ou du verre ; le solénoïde peut être remplacé par toute sorte de capteurs et actionneurs électromagnétiques, électriques, optiques ou mécaniques : par exemple, il est possible d'utiliser comme capteurs des capteurs capacitifs, des jauges de contrainte, des capteurs piézoélectriques ou potentiomètriques, des cellules photoélectriques, etc., et comme actionneurs des moteurs électriques, des actionneurs pneumatiques, piézoélectriques ou thermiques, etc. ; dans un tel cas, il n'est pas nécessaire que le cylindre ou ladite tige soient constitués en matériau magnétique ; lesdits dispositifs peuvent aussi être dépourvus de tout capteur ou actionneur ; le solénoïde peut aussi remplacer le moyen d'application d'une force ; dans ce cas, la force électromagnétique remplace la force élastique le cylindre en matériau magnétique peut être absent ; dans ce cas, si le solénoïde est présent, ladite tige doit elle-même être constituée en matériau magnétique. lesdits moyens d'application d'une force élastique peuvent également être constitués, par exemple, par des blocs d'un matériau élastomère, une poutre ou une membrane élastique ou des dispositifs pneumatiques ; lesdits moyens d'application d'une force peuvent aussi être absents, dans ce cas le seul poids desdites tiges respectivement doit suffire pour que ladite pointe conique ferme hermétiquement ladite ouverture ; le système de translation peut, par exemple, être basé sur un système de coordonnées polaires ; le système de translation peut être contrôlé manuellement, par l'intermédiaire de vis micrométriques ; - lesdits dispositifs peuvent être remplis directement par l'utilisateur ou bien ils peuvent être fournis sous forme de cartouches préremplies, destinées à être jetées ou retournées au fabricant après utilisation ; cela est rendu possible par le fait que lesdits moyens d'application d'une force maintiennent hermétiquement fermées ladite ouverture et que l'orifice, à cause de ses dimensions capillaires, ne permet pas la sortie du liquide contenu dans le volume interne ; lesdits dispositifs peuvent être fournis avec l'orifice bouché, l'ouverture étant effectuée immédiatement avant l'utilisation ; bien que des dispositifs isolés aient été décrits, il est possible de réaliser une tête de prélèvement et dépôt composée de tels dispositifs, de façon à pouvoir déposer simultanément un réseau de gouttelettes du même liquide ou de liquides différents ; dans ce cas, avantageusement il est possible de contrôler individuellement la taille des gouttelettes déposées par chacun des dispositifs constituant ladite tête de prélèvement et dépôt, alors que les systèmes connus de l'art antérieur ne permettent pas un contrôle individuel de la taille des gouttelettes.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de prélèvement et dépôt de gouttelettes (100, 200) d'au moins un liquide (32), comportant : - un tube externe (101) portant une ouverture (107) à une de ses extrémités ; un rebord (109) délimitant ladite ouverture (107) ; une tige (111 , 211 , 221) pouvant coulisser à l'intérieur dudit tube externe (101); - un volume interne (117) compris entre ladite tige (111, 211 ,
221) et le tube externe (101) ; un orifice (119) de dimensions capillaires ouvert dans la paroi dudit tube externe (101), de telle sorte qu'une pression égale à celle présente à l'extérieur dudit orifice (119) soit établie dans le volume interne (117); un élément de fermeture (113, 213) de ladite ouverture (107) relié à ladite tige (111 , 211 , 221), caractérisé en ce que, lorsque ladite tige (111 , 211 , 221) se trouve dans une position d'avancée extrême, ledit élément de fermeture (113, 213) s'appuie sur le rebord (109) et ferme ainsi hermétiquement ladite ouverture (107) et, lorsque cette tige est hors de cette position extrême, un passage (115) de dimensions capillaires met le volume interne (117) en communication avec l'extérieur.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la section maximale dudit passage (115) est de l'ordre de 10"8 m2 avec une incertitude de l'ordre de 1%, de telle sorte que le volume des gouttelettes déposées soit de l'ordre du nanolitre avec une incertitude de l'ordre de 10 picolitres.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit élément de fermeture (113) est maintenu dans ladite position complètement avancée par un moyen d'application d'une force élastique (123, 223).
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la section dudit passage (115) varie avec continuité en fonction de la position relative (Z) de ladite tige (111 , 211 , 221) par rapport audit tube externe (101), entre 0 et une valeur maximale, atteinte quand ladite tige (111 , 211 , 221) se trouve dans ladite position complètement rétractée.
5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit élément de fermeture est une pointe (113).
6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel ladite pointe (113) est conique.
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel ledit élément de fermeture est une bille (213).
8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le moyen d'application d'une force élastique (123) est choisi entre un ressort, une poutre élastique, une membrane élastique, un bloc de matériau élastomère.
9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le moyen d'application d'une force élastique (123) relie l'extrémité de la tige (111 , 221) opposée à l'ouverture (107) au tube externe (101).
10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le moyen d'application d'une force élastique (123) relie l'extrémité de la tige (211) opposée à l'ouverture (107) à une deuxième tige (212), colinéaire à la première.
11. Dispositif selon la revendication 9 ou 10, dans lequel l'élément de fermeture est solidaire à ladite tige (111, 211).
12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel le moyen d'application d'une force élastique (123) relie l'élément de fermeture à l'extrémité de la tige (221) du côté de l'ouverture (107).
13. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend également un capteur de position (127) qui permet de mesurer la position (Z) de ladite tige (111 , 211 , 212, 221) à l'intérieur dudit tube externe (101).
14. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend également un actionneur (127) qui permet de régler la position Z de ladite tige (111 , 211 , 212, 221) à l'intérieur dudit tube externe (101).
15. Dispositif selon les revendications 13 et 14, dans lequel le capteur (127) et l'actionneur (127) sont constitués par un solénoïde (127) et par au moins une partie de ladite tige (113) constituée en matériau ayant une perméabilité magnétique relative μr sensiblement plus grande que 1.
16. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, constitué au moins partiellement d'un matériau choisi entre un métal dont l'acier inoxydable, un verre, un matériau plastique et un polymère.
17. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, comportant des revêtements protecteurs sur au moins une partie des surfaces susceptibles de rentrer en contact avec au moins un liquide (32) respectivement à prélever ou déposer.
18. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, comportant des revêtements hydrophobes sur au moins une partie des surfaces susceptibles de rentrer en contact avec au moins un liquide (32) à prélever ou déposer.
19. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, comportant des revêtements hydrophiles sur au moins une partie des surfaces susceptibles de rentrer en contact avec au moins un liquide (32) à prélever ou déposer.
20. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'au moins un desdits revêtements est constitué d'un matériau hydrophile tel que le tungstène.
21. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'orifice (119) de dimensions capillaires est trop petit pour permettre à un liquide (32) susceptible d'être prélevé ou déposé de le traverser.
22. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'orifice (119) de dimensions capillaires met le volume interne (117) en communication avec l'atmosphère.
23. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'orifice (119) de dimensions capillaires est relié à un récipient (219) contenant un gaz inerte.
24. Dispositif selon la revendication 23 dans lequel la pression du gaz inerte dans le récipient (219) est réglable afin de pouvoir effectuer un prélèvement et un dépôt de liquide (32) assistés par effet pneumatique.
25. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'orifice (119) de dimensions capillaires peut être bouché pour isoler le volume interne (107) de l'environnement.
26. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, fixé à un système de translation (129) permettant de le déplacer dans les trois dimensions avec une précision micrométrique.
27. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de translation (129) est contrôlé par un ordinateur (131).
28. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, constituant une cartouche pré-remplie d'un liquide (32).
29. Tête de prélèvement et de dépôt constitué par plusieurs dispositifs de prélèvement et dépôt (100, 200) selon l'une des revendications précédentes, pour déposer un réseau de gouttelettes d'au moins un liquide (32).
30. Tête de prélèvement et de dépôt selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la quantité dudit liquide (32) prélevée ou déposée par chaque dispositif (100, 200) appartenant à ladite tête de prélèvement et de dépôt peut être contrôlée individuellement.
31. Procédé de prélèvement d'au moins un liquide (32) utilisant un dispositif (100, 200) selon l'une des revendications 1 à 28, comportant au moins les étapes suivantes : (a) immersion dudit dispositif (100) dans un récipient (31) contenant le liquide (32) ; (b) rétraction dudit élément de fermeture (113, 213) pour ouvrir le passage (115) et remplissage dudit volume interne (117) par effet de la pression hydrostatique et de la capillarité ; (c) extraction dudit dispositif (100) et avancement dudit élément de fermeture (113, 213) pour fermer le passage (115).
32. Procédé de prélèvement d'au moins un liquide (32) selon la revendication 31 , dans lequel la rétraction dudit élément de fermeture (113, 213) est provoquée par la pression exercée par ledit élément de fermeture (113, 213) sur le fond (33) dudit récipient (31 ).
33. Procédé de prélèvement d'au moins un liquide (32) selon la revendication 31 , dans lequel la rétraction dudit élément de fermeture (113, 213) est provoquée par l'actionneur (127).
34. Procédé de prélèvement d'au moins un liquide (32) utilisant un dispositif (100) selon l'une des revendications 1 à 28, comportant de plus au moins les étapes suivantes : (d) rapprochement de ladite ouverture (107) à l'extrémité dudit dispositif (100) à la surface dudit liquide (32) à prélever; et (e) rétraction dudit élément de fermeture (113, 213) par l'actionneur (127) pour ouvrir le passage (115) et remplissage dudit volume interne (117) par effet des forces de capillarité uniquement.
35. Procédé de prélèvement d'au moins un liquide (32) utilisant un dispositif (100) selon la revendication 34, dans lequel le liquide (32) est contenu dans un micropuit.
36. Procédé de prélèvement d'au moins un liquide (32) selon l'une des revendications 34 ou 35, dans laquelle la quantité dudit liquide (32) qui est prélevée est contrôlée en réglant la position (Z) de ladite tige (111, 211) à l'intérieur dudit tube externe (101), et par conséquent la section dudit passage (115).
37. Procédé de dépôt par contact d'au moins un liquide (32) utilisant un dispositif (100, 200) l'une des revendications 1 à 28, comportant de plus au moins les étapes suivantes : (f) positionnement dudit dispositif (100, 200) à la verticale du point de la surface de dépôt (51) où l'on veut effectuer le dépôt ; (g) mise en contact dudit élément de fermeture (113, 213) avec ladite surface de dépôt (51) et ouverture dudit passage (115) par effet de la pression exercée par ledit élément de fermeture (113, 213) sur ladite surface de contact (51) ; (h) dépôt d'une quantité contrôlée (53) dudit liquide (32) par l'effet combiné des forces d'adhésion dudit liquide (32) à la surface de dépôt, de la capillarité et de la pesanteur ; et (i) soulèvement dudit dispositif (100, 200) et avancement dudit élément de fermeture (113, 213) pour fermer le passage (115).
38. Procédé de dépôt sans contact d'au moins un liquide (32) utilisant un dispositif (100) l'une des revendications 1 à 28, comportant de plus au moins les étapes suivantes : (j) positionnement dudit dispositif (100) à la verticale du point de la surface de dépôt (51) où l'on veut effectuer le dépôt ; (k) rétraction dudit élément de fermeture (113, 213) par effet dudit actionneur (127), ce qui provoque l'ouverture dudit passage (115) ; et (I) avancement dudit élément de fermeture (113, 213) pour fermer le passage (115) et dépôt d'une gouttelette (61) dudit liquide (32) par l'effet combiné de la pesanteur et de l'effet de piston induit par l'avancement dudit élément de fermeture (113, 213).
39. Procédé de dépôt d'au moins un liquide (32) selon l'une des revendications 37 et 38, dans laquelle la quantité dudit liquide (32) qui est déposée est contrôlée en réglant la position (Z) de ladite tige (111 , 211, 212, 221) à l'intérieur dudit tube externe (101), et par conséquent la section dudit passage (115).
40. Procédé de lavage d'un dispositif (100, 200) selon l'une des revendications 1 à 28, comportant l'injection à l'intérieur dudit dispositif un liquide détergent sous pression (71) par l'orifice (119), l'évacuation dudit liquide détergent (71) s'effectuant par aspiration via le passage (115), maintenu ouvert en rétractant ledit élément de fermeture (113, 213).
41. Système d'asservissement pour régler la quantité de liquide prélevée ou déposée par un procédé selon l'une des revendications 31 à 39, caractérisé en ce que le système de translation (129) presse ledit élément de fermeture (113, 213) contre le fond (33) ou ladite surface de dépôt (33) avec une force constante F, qui peut éventuellement être nulle et en ce que la position relative (Ze) de ladite tige (111 , 211 , 212, 221) par rapport au dit tube externe (101), est déterminée par le capteur (127), ladite position relative (Ze) est comparée à sa valeur cible (Zc), calculée en fonction de la quantité du liquide (32) que l'on souhaite prélever ou déposer, et l'actionneur (127) agit pour rapprocher ladite position relative (Ze) à ladite valeur cible (Zc).
42. Système d'asservissement pour régler la quantité de liquide prélevée ou déposée par un procédé selon l'une des revendications 31 , 32, 36, et 37, caractérisé en ce que le système de translation (129) presse ledit élément de fermeture (113, 213) contre le fond (33) ou ladite surface de dépôt (33) avec une force variable F, et en ce que la position relative (Ze) de ladite tige (111 , 211 , 212, 221) par rapport au dit tube externe (101), est déterminée par le capteur (127), ladite position relative (Ze) est comparée à sa valeur cible (Zc), calculée en fonction de la quantité du liquide (32) que l'on souhaite prélever ou déposer, et le système de translation (129) agit pour rapprocher ladite position relative (Ze) à ladite valeur cible (Zc).
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