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WO2018078059A1 - Procede de delivrance de dose mis en oeuvre a l'aide d'une pompe peristaltique - Google Patents

Procede de delivrance de dose mis en oeuvre a l'aide d'une pompe peristaltique Download PDF

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Publication number
WO2018078059A1
WO2018078059A1 PCT/EP2017/077527 EP2017077527W WO2018078059A1 WO 2018078059 A1 WO2018078059 A1 WO 2018078059A1 EP 2017077527 W EP2017077527 W EP 2017077527W WO 2018078059 A1 WO2018078059 A1 WO 2018078059A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
dose
angular
inactive
stator
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2017/077527
Other languages
English (en)
Inventor
Michel SOKOLOWSKI
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.)
Universite Amiens Picardie Jules Verne
Original Assignee
Universite Amiens Picardie Jules Verne
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 Universite Amiens Picardie Jules Verne filed Critical Universite Amiens Picardie Jules Verne
Publication of WO2018078059A1 publication Critical patent/WO2018078059A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F11/00—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it
    • G01F11/10—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it with measuring chambers moved during operation
    • G01F11/12—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it with measuring chambers moved during operation of the valve type, i.e. the separating being effected by fluid-tight or powder-tight movements
    • G01F11/125—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it with measuring chambers moved during operation of the valve type, i.e. the separating being effected by fluid-tight or powder-tight movements of the peristaltic pump type
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K53/00—Feeding or drinking appliances for bees
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/12—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action
    • F04B43/1253—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action by using two or more rollers as squeezing elements, the rollers moving on an arc of a circle during squeezing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06—Control using electricity
    • F04B49/065—Control using electricity and making use of computers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2201/00—Pump parameters
    • F04B2201/12—Parameters of driving or driven means
    • F04B2201/1208—Angular position of the shaft
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
    • G01F25/0092—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume for metering by volume

Definitions

  • the invention relates to the field of behavioral studies and in particular to that of behavioral studies of pollinating insects.
  • This device makes it possible in particular to test the ability of rodents or pigeons to undergo operant conditioning, that is to say involving the behavior of the animal and the strengthening of it with reinforcing stimuli. Since its invention, Skinner's box has been developed and imposed in many fields (psychology, neuroscience, biology %) as the possibilities of application are wide and varied.
  • the Skinner box is a reference and its success is linked to the possibility of controlling the conditions of the experiment and the protocols as well as the possibility of automatically recording the data.
  • passive systems there are for example feeders whose delivery system consists essentially of a cup and an inverted bottle where the syrup contained in the bottle descends by gravity over the samples. This is the most common method for dispensing syrup to free flying bees.
  • the disadvantage of this kind of system lies in the fact that it is not possible to control the dose delivered or to perform a controlled delivery.
  • Another passive system is for example to use a tube "Eppendorf®" perforated at its end allowing the browser to insert his proboscis to suck the syrup.
  • the disadvantage of this system is that the dose delivered is not controlled despite the fact that it is possible to determine the daily consumption by weighing the tube at the beginning and end of the experiment.
  • dose control is meant the possibility of precisely defining the volume of the dose that is delivered as well as the possibility of varying this volume during an experimental protocol, preferably the variation being performed automatically.
  • the most common active device is to have a feeder, being in the form of a box, in which is disposed a syringe shoot for the distribution of nectar.
  • a disadvantage of this installation lies in the fact that for viscous nectars the pressure necessary to exercise for the delivery of the dose can be significant and all too often causes syringes to break. In addition, it sometimes happens simply because of a high rate of sugar in the nectar that the piston is stuck, thus rendering the system unusable.
  • Kaesar Tamar (The Department of Evolutions, Systematics and Ecology, The Hebrew University, April 28, 2000) presents an active device and proposes to use a metal scoop that fills with action a magnet or solenoid via a dip in a tank containing nectar.
  • the disadvantage of this system is that it is difficult to accurately control the filling of the bucket according to the viscosity of the nectar used.
  • the present invention relates to a continuous flow dispenser in which the nectar is stored in a flexible tube, one end of which can be filled with water. to rise slowly to bring out the nectar on the opposite end.
  • This device has an RFID chip sensor that allows to identify the browser that comes to consume. Despite the possibility of identification of the browser through the RFID system, this system does not allow precise control of the dose and the implementation of complex protocol requiring controlled delivery.
  • Caria J. Essenberg (“Flobots: Robotic Flowers for Bee Behavior Experiments” - Journal of Pollination Ecology, 15 (1), 2015, pp. 1-5) reports on existing solutions in an active system and describes the devices in use. more widely used until then, including the aforementioned active devices. This publication also highlights the deficiencies of these systems concerning cleaning and calibration of the delivered dose.
  • the document FR 2 929 262 describes a metering device implementing a peristaltic pump with a distribution duct supported by a stator and with the presence of a rotor having a plurality of rollers distributed around the axis of rotation.
  • the volume of the dose delivered corresponds to a number n of elementary volume between two consecutive rollers of the pump.
  • a major disadvantage of this device lies in the fact that it can not be suitable for the delivery of a lower dose to the elementary volume, for example the deliverable volume by the advance of a single step of a stepper motor and is therefore not suitable for the delivery of small volumes.
  • the feeder In order to carry out complex behavioral studies, the feeder must advantageously be able to detect foraging insects to control the delivery, preferably integrate an experimental protocol management device and allow a recording of all the data for later analysis by the experimenter .
  • the feeder may have a number of stimuli to evaluate the impact of the latter on the foraging.
  • the feeder as a whole must be fully automated in order to minimize the interventions of the experimenter and to allow autonomous management of the experimental protocols of behavioral studies over periods which may be of several hours or even several days or more.
  • Such a delivery system can advantageously be integrated into an automatic feeder filling all or part of the disadvantages of the prior art and advantageously allowing via a conventional peristaltic pump to achieve a precise delivery of the dose of nectar.
  • a first object of the invention therefore relates to a liquid product dose delivery process implemented by a metering system comprising a peristaltic pump having a flexible tube, a stator supporting the flexible tube and a rotor with rollers deforming the tube. flexible between the rotor and the stator, the pump peristaltic circuit comprising a stepper motor with N not for driving the rotor and an electronic control device for controlling the peristaltic pump, said method having a calibration comprising the following steps:
  • said method comprising a step of determining the liquid product dose to be delivered which corresponds to the angular displacement of the rotor of one or more determined whole number steps,
  • the electronic control device comprises a counting circuit of the actual position corresponding to the pitch P0 + n in which n corresponds to an integer number of steps between 0 and N-1,
  • the electronic control device automatically delivers the dose determined by the rotor advance, the determined number of whole steps, over the active angular ranges by comparing the actual position with the mapping so as to implement an automatic step of Retract (Er) inactive angular ranges when the actual position corresponds to a step of an inactive angular range.
  • Er Retract
  • a second object of the invention relates to a metering system comprising a peristaltic pump having a flexible tube, a stator supporting the flexible tube and a rotor with rollers deforming the flexible tube between the rotor and the stator, said peristaltic pump comprising a motor step-by-step N for the rotor drive and an electronic control device for controlling the pump, comprising:
  • a memory in which is recorded a map of the inactive angular ranges for which the dose of liquid product is not delivered during the displacement of the rotor and active angular ranges for which the dose of liquid product is delivered during the movement of the rotor, said angular ranges being determined with respect to a reference angular position PO of the rotor vis-a-vis the stator.
  • An electronic circuit for determining the dose for converting the dose of liquid product to be delivered which corresponds to an angular displacement of the rotor of one or more steps of a given integer.
  • an electronic delivery circuit which, when receiving an electronic delivery instruction, automatically delivers a dose by the advance of the rotor, of the determined number of whole steps, over the active angular ranges by comparing the actual position with the mapping of the so as to implement an automatic step of catching the inactive angular ranges when the real position corresponds to a step of an inactive angular range.
  • a third object of the invention relates to a feeder comprising the metering system as defined above.
  • a fourth object of the invention relates to the use of the method, system, or feeder as defined above for the implementation of experimental protocols in apidology.
  • Figure la Sectional view of a peristaltic pump in which there is a flexible tube.
  • the pump has a rotor, a stator and compression rollers which, during rotation of the rotor, drive a liquid into the flexible tube.
  • FIG. 1b Zoomed-out view of part of FIG. 1a, representation of the flexible tube compressed by the passage of a roller of the peristaltic pump during the movement of the rotor and release of said hose after the passage of said roller.
  • Figure 2 Diagrammatic view of the rotor of the peristaltic pump with the materialization of pitch and angular ranges active and inactive. For reasons of simplification, it was considered that the peristaltic pump was provided with two rollers thus showing two inactive angular ranges and a number of steps limited to sixteen.
  • Figure 3 Logigram illustrating the retrofit step implemented according to the method of the invention.
  • Figure 4 View of a double feeder comprising two independent dosing systems according to the invention.
  • FIG. 5 Schematic view of a feeder, including peristaltic pump, foraging solution tank, foraging area and its presence sensor.
  • FIG. 6 Schematic view of a feeder, including the peristaltic pump, a first and a second reservoir of foraging solution, the foraging area and its presence sensors.
  • FIG. 7 Diagrammatic view of a feeder comprising a second metering system within the same foraging zone and a non-pollinated syrup residue suction system (which can also be used for automatic purging of the device)
  • the first object of the invention therefore relates to a method for delivering a precise dose, the method being particularly adapted to be implemented within a feeder.
  • the delivery of the dose is carried out by means of a peristaltic pump and the advantages, in particular with respect to the syringe pump of the prior art, are numerous.
  • the reservoir containing the liquid collected by the peristaltic pump can contain a large volume to overcome the regular refills of the syringe during the experiment.
  • the use of a peristaltic pump also eliminates the piston of the syringe and thus avoid the risk of blockage under the effect of heat because of a syrup become too sticky.
  • Another positive point of the peristaltic pump lies in the fact that the liquid flowing inside the flexible tube never comes into contact with the pump members such as the rotor (including its rollers) and the stator, This has important advantages for purging and non-contamination of the pump by possible toxic liquids, for example the use of phytosanitary-contaminated foraging solutions. After the use of such toxic liquids, the flexible tube can be simply discarded and replaced with a new one, in that it is an inexpensive, easily replaceable peristaltic pump element.
  • peristaltic pumps are generally not used as a precise dose delivery device because of the inherent pulsations that occur in the distribution.
  • flexible tube peristaltic pumps which are inexpensive components, are not currently used as a low dose dosing system. These pumps are, on the contrary, typically used to deliver a liquid continuously or dosing large volumes involving a significant angle of rotation, or even several rotor turns of the pump.
  • inactive there is the presence of angular ranges on the motor rotor for which the displacement of one or more steps of the peristaltic pump delivers no dose
  • these angular ranges are called “inactive”.
  • the inventor has observed in particular that the number of inactive angular ranges corresponds to the number of rollers present in the peristaltic pump.
  • active angular ranges correspond to the ranges for which the displacement of the rotor by an entire number of steps allows the precise delivery of a dose.
  • the inventor has developed a method advantageously to compensate for the inherent pulsations of the peristaltic pump and thus allow its use for the delivery of a discrete dose of liquid.
  • a first object of the invention therefore relates to a liquid product dose delivery process implemented by a metering system comprising a peristaltic pump having a flexible tube, a stator supporting the flexible tube and a rotor with rollers deforming the tube. flexible between the rotor and the stator, the peristaltic pump comprising a stepper motor with N not for driving the rotor and an electronic control device for the control of the pump,
  • said method having a calibration comprising the steps of:
  • said method comprising a step of determining the liquid product dose to be delivered which corresponds to the angular displacement of the rotor of one or more determined whole number steps,
  • the electronic driving device comprises a counting circuit of the actual position corresponding to the pitch PO + n in which n corresponds to an integer number of steps between 0 and N-1,
  • the electronic control device automatically delivers the determined dose by the rotor advance, the determined number of whole steps, on the active angular ranges by comparing the actual position with the mapping so as to implement a catch-up step automatic inactive angular ranges when the actual position corresponds to a step of an inactive angular range.
  • the first part of the process therefore concerns a calibration that can be broken down into three stages.
  • the first step consists in defining a reference angular position P0 of the rotor with respect to the stator.
  • the reference angular position P0 hereinafter referred to as P0 position, corresponds to an identified alignment between the rotor and the stator of the stepper motor of the peristaltic pump and therefore corresponds to a precisely identified step.
  • the definition of this position P0 makes it possible to have a reference point in order to identify with respect to the latter all of the following steps.
  • This reference angular position preferably corresponds to a position of the rotor where the distribution becomes effective after an inactive phase. Once this position is identified, it must be identified, for example with two marks that are aligned, one on the stator and one on the rotor.
  • This definition of a position P0 can be carried out manually by aligning a mark on the rotor with a mark on the stator, or automatically by means of a sensor system, for example with a magnetic encoder of angular position. absolute, involving a magnet stuck on the rotor, and a position sensor fixed on the frame of the stepper motor. Such automatic alignment is described in more detail later.
  • the second step of the calibration is an identification step which consists in determining, from the PO position, the angular ranges in which the displacement of one or more steps of the rotor makes it possible to deliver a dose of liquid, these ranges are called active angular ranges, as well as the angular ranges in which the displacement of one or more steps of the motor does not lead to the delivery of a dose, these ranges are called inactive angular ranges.
  • active angular ranges the angular ranges in which the displacement of one or more steps of the motor does not lead to the delivery of a dose
  • inactive angular ranges In other words, when the rotor advances step by step, some of them do not deliver a dose and thus correspond to what we call inactive angular ranges.
  • the rotor and the stator are positioned according to the PO position and the stepper motor is controlled so as to allow a complete revolution of the rotor. For each step P of the motor, it is then determined whether a dose is delivered or not.
  • the number of inactive angular ranges corresponds to the number of rollers present within the peristaltic pump, said inactive angular ranges are kinetically translated by the moment when the rotor roller peels off the flexible tube thus causing the release of the latter as shown in Figure lb.
  • the angular positions (medians) of the different inactive angular ranges will typically resume this geometric configuration. For example, and if the rollers are three in number as illustrated in FIG. 1, distributed around the axis of the rotor by an angle of 120 °, then the median positions of the three inactive angular ranges will resume this configuration by being offset. successively 120 ° relative to each other.
  • the angular positions of the different angular ranges will take up this spatial configuration, the medial positions of two consecutive angular ranges being shifted 360 ° / K relative to each other.
  • Figure 2 illustrates a map for a step-by-step motor with sixteen steps.
  • stepper motors comprising an integer number N of a much greater pitch, for example between 100 and 300.
  • N an integer number of a much greater pitch
  • the mapping of FIG. 2 thus gives an example for which the rollers of the peristaltic pump are two in number, and offset by 180 ° relative to each other by 180 ° about the axis of rotation of the rotor. It can be seen that the medial positions of two angular ranges In1 and In2 are offset by 180 ° relative to one another.
  • the first inactive angular range In1 is defined between the pitch P4 and the pitch P6, and the second inactive angular range is defined between the pitch P12 and the pitch P14.
  • the last step of the calibration consists of a recording step which makes it possible to store the data of the identification step and thus to define a mapping of the active and inactive angular ranges Inl, In2 in a memory of the electronic control device.
  • active and inactive ranges may vary slightly from one pump to another, they should preferably be determined empirically for each pump and stored with a rotary encoder having sufficient positions to cover the range of inactive ranges observed.
  • the rotary encoder can include sixteen positions: (a 16-position encoder has been found to be sufficient).
  • This recording step is essential because it then allows the electronic control device, by means of a counting circuit, to locate both the position of the rotor with respect to the position PO and both to determine when it will be given a command to actuate the stepping motor by an integer number n of steps, if the next step or steps to be performed correspond or not to steps defining an inactive angular range.
  • the method according to the invention comprises a step of determining the dose.
  • the dose can be determined by the user via a user interface of the electronic control device.
  • the dose corresponds to a volume that can be delivered by the angular displacement of the rotor of an integer number n of steps of the stepper motor.
  • This integer 3 ⁇ 4 is typically much smaller than the number N of stepping motor steps.
  • the number 3 ⁇ 4 can be 1 or more.
  • the volume of the liquid dose to be delivered depends on the experimental protocol and may in particular vary from 0.05 ⁇ ⁇ 50 ⁇ , preferably from 1 ⁇ 5 .mu.l ⁇ ⁇ and Preferably, the volume of the dose of liquid is about 2 ⁇ L ⁇ .
  • the electronic control device also comprises a counting circuit which makes it possible to determine the real position of the rotor with respect to the position P0, said real position Pr corresponding to the pitch PO + n in which n corresponds to a an integer number of steps in the range [1; N-1], where N is the total number of steps of the stepper motor.
  • said device is able to determine whether the real position Pr corresponds to a step of an active or inactive angular range.
  • the electronic control device automatically delivers the dose determined by the advance of the rotor over the steps of the active angular ranges.
  • the real position Pr of the rotor determined by the counting circuit from the position PO of the comparison of this real position Pr with the mapping stored in the memory of the electronic control device, the latter is able to determine whether the dose to be performed requires passage through one or more engine steps that correspond to an inactive angular range and, where appropriate, to "jump" said not so as to deliver the dose only by the advance of the rotor on the steps corresponding to the active angular ranges.
  • the electronic control device comprises an algorithm taking into account all the information obtained in the different steps, said algorithm making it possible to catch the inactive ranges for the delivery of the dose.
  • the algorithm makes it possible to rotate the vacuum pump of a given angular amplitude at the moment when the tube comes off a roller, said given amplitude being determined as previously defined and corresponding to the pitch of the inactive angular ranges.
  • the electronic control device by means of a retrofit step Er, thus makes a catching by rotating the vacuum pump so as to directly advance the rotor to the next first step, corresponding to a step of an active range .
  • the catch step Er is implemented automatically by the control device and essentially consists in automatically controlling the rotor until step P6, namely last no Inl inactive range.
  • the retrofit step E R is implemented automatically by the control device and essentially consists in automatically controlling the rotor until in step P14, last step of inactive beach.
  • the catch step Er is implemented automatically by the control device and consists in automatically controlling the rotor to the pitch Py k , last step of inactive angular range.
  • the electronic control device is configured so that the retrofit step Er is performed so that the speed of the rotor on the pitch corresponding to the inactive angular ranges is greater than that of the corresponding steps. active angular ranges.
  • the greater speed of the rotor on the steps corresponding to the inactive angular ranges has the advantage of reducing the impact of these inactive ranges in the dose distribution and to avoid that the bee leaves the device before the end of the distribution. of the complete volume
  • the first step of this logic diagram is a comparison step E C p of the real position Pr of the rotor with the map stored in the memory. If this real position Pr corresponds to the pitch of an inactive angular range, in particular to the first step Px k then the control device implements the retrieval step E R. If this real position Pr does not correspond to a step of an inactive range or to the last step of such a range then the retrofit step E R is not implemented.
  • an alignment step in which the rotor is repositioned relative to the stator according to the PO position is performed after each powering up of the electronic control device.
  • This alignment step can be carried out manually by rotating the rotor 4 until the alignment of a visual reference 40 of the rotor with a visual reference 30 of the stator 3.
  • This alignment step can also be performed automatically, by means of a sensor system targeting a relative position determined between the stator 3 and the rotor 4.
  • the stator 3 can be provided with a magnetic switch to soft blade (in English "reed switch"), and the rotor 4 of a (small) permanent magnet on the periphery of the rotor.
  • the position of the magnet is such that the induced magnetic field causes the closing of the flexible blade switch.
  • the positional offset is such that the magnetic switch remains open.
  • the metering system can thus comprise an initialization circuit which advances the rotor as long as the signal returned by the sensor system corresponds to that of the open switch, then stops the position of the rotor when the sensor system returns the signal corresponding to the closing of the soft-blade switch.
  • An absolute angular position magnetic encoder can also be used. This involves a small cylindrical polarized magnet that can be glued in line with the axis and at the rear of the stepper motor.
  • the sensor an electronic chip
  • the PO position could then be arbitrarily defined at the zero angle.
  • the sensor system is laser, the latter may be integral with the stator 3 and target a physical reference at the periphery of the rotor 4.
  • the metering system can thus comprise an initialization circuit which automatically advances the rotor as long as the signal returned by the sensor system corresponds to that where the laser beam does not target the physical reference, and stops the position of the rotor when the sensor system returns a laser measurement signal corresponding to the targeting of the physical marker.
  • the method according to the invention is therefore capable of delivering a discrete dose of liquid product via the control of a peristaltic pump.
  • the liquid product to be delivered corresponds to a foraging solution or to a nectar.
  • a foraging solution is a particularly suitable solution for pollinating insects and can thus include water and sugar in varying proportions to make the solution more or less concentrated in sugar and more or less viscous.
  • various products may be added to the foraging solution (ethanol, pesticides, amino acids, proteins, drugs, etc.) provided that they are soluble in the syrup used.
  • a robbing insect in the sense of the present invention is a flying insect with a proboscis and having the possibility of inserting the latter into the pistil of a flower.
  • the foraging insect can be of the order of Hymenoptera, Diptera, Lepidoptera or Coleoptera.
  • the foraging insect is of the order Hymenoptera and family Apidae, including for example honeybees, bumble bees or solitary bees.
  • the implementation of a peristaltic pump and a flexible tube according to the method of the invention is advantageous because whatever the solution of foraging or the nectar used, there is no risk of blocking the system and this regardless of the viscosity of the liquid.
  • the metering system comprises an electronic control circuit of the electronic control device which has as input a signal of a presence sensor of a browser, said electronic circuit implementing software sending instructions. delivery of a dose according to the sensor signal.
  • the delivery is automated and conditioned to the detection of a browser. This allows, in particular, by delivering the dose at the moment a browser is presented, to avoid that the foraging solution is left in the open air for a long time and can dry thereby causing the closure of the delivery zone.
  • the electronic control circuit of the electronic control device interrupts the current delivery in the case where the presence sensor of the browser no longer detects presence. In this way, the delivery can be stopped in the case where the browser leaves the dispensing area, without having taken the entire dose. This limits unwanted accumulations of nectar.
  • the presence sensor may for example be an infrared sensor or an RFID sensor.
  • an RFID sensor foraging insects must be equipped with a chip or RFID tag to enable detection by the sensor.
  • the software has as input parameter a number n of occurrence set by the user.
  • This number n of occurrence corresponds to the number of occurrences which it is necessary to detect and to count before the delivery of the dose.
  • the software performs a step of counting the occurrences detected by the presence and transmission sensor of a user instruction. delivery of the dose to the electronic control device when the count reaches the number n defined.
  • the software has as input parameter the time elapsed since the last sampling by the bee.
  • This user-defined time interval simulates the time it takes for a flower to regenerate nectar. A new distribution can be done only if this time interval (which can be fixed or variable) has elapsed. Otherwise, any visit of the bee is of no consequence for the distribution of syrup.
  • the method according to the invention therefore allows the delivery of a discrete dose of a liquid and thus allows after determination of the volume of the dose to be delivered and possibly occurrences, to provide a discrete dose of buttery solution at each detection of a robbing insect.
  • the method is therefore particularly adapted to be used in experimental protocols for behavioral studies, and in particular behavioral studies on foraging insects.
  • a second subject of the invention relates to a dosing system that is suitable for implementing the method.
  • This system comprises a peristaltic pump 1 having a flexible tube 2, a stator 3 supporting the flexible tube and a rotor 4 with rollers 5 deforming the flexible tube 2 between the rotor and the stator, said peristaltic pump comprising a step-by-step motor not with N not for the rotor drive and an electronic control device for the control of the peristaltic pump 1, comprising: a memory in which is recorded a mapping of the inactive angular ranges Inl, In2, for which the dose of liquid product is not delivered during the displacement of the rotor and the active angular ranges for which the dose of liquid product is delivered during the displacement of the rotor, said angular ranges being determined with respect to a reference angular position P0 of the rotor vis-à- stator screw,
  • an electronic delivery circuit which, when receiving an electronic delivery instruction, automatically delivers a dose by the rotor advance, the determined number of whole steps, over the active angular ranges by comparing the actual position with the mapping of the so as to implement an automatic catch-up step of the inactive angular ranges when the real position corresponds to a step of an inactive angular range.
  • the electronic delivery circuit thus makes it possible to drive the rotor in such a way as to make up for the inactive angular ranges by rotating the vacuum pump so as to advance the rotor directly to the first following step corresponding to a step of an active range.
  • the metering system comprises a means for automatically repositioning the rotor relative to the stator according to the reference angular position P0, in particular at each power-up of the electronic control device.
  • This repositioning means thus makes it possible to align the rotor and the stator according to the position P0 after each energization of the metering system.
  • This alignment step can also be performed automatically, by means of a sensor system targeting a relative position determined between the rotor and the stator, and as described above.
  • the metering system comprises an electronic circuit for rinsing the peristaltic pump by continuously operating said pump with a rinsing solution.
  • the rinsing solution may be a solution of the water.
  • the metering system comprises a suction pump within the foraging zone, said suction pump being for example able to be automatically activated when a scorer leaves the foraging zone. The detection of the output of a browser can be performed by the presence sensor of a browser.
  • a third object of the invention relates to a feeder for browsing insects comprising a dosing system 1 as defined above, the flexible tube 2 of which is connected at its end 22 to a reservoir 11 of foraging solution and at its end 21 to a foraging zone 12, a presence sensor 13 of a browser able to detect the presence or passage of a browser in the vicinity of the foraging zone 12, and an electronic circuit implementing software sending instructions for delivery of a dose of foraging solution according to the sensor signal 12.
  • the feeder may comprise a box 100, for example transparent plastic in which the insects are enclosed.
  • the foraging zone corresponds to the zone in which the pollinating insect picks up the foraging solution using its proboscis.
  • the butting zone 12 may be materialized by a cavity of a body 14 into which the end of the flexible tube 2 opens. The entry of a spoiler into this cavity is detected by the presence sensor 13, in particular infrared.
  • the foraging zone 12 may be provided with means for emitting a light stimulus for a pollinating insect.
  • This means may comprise light-emitting diodes, in particular of the RGB type, in order to allow the colors of said foraging zone to vary.
  • the use of the RGB diodes makes it possible not only to color the buting zone but also the interior of the cavity of the body 14. Thus, the browsing insect continues to visualize the color even when it is is introduced into said body cavity.
  • RGB diodes preferentially color not only the foraging zone, but also the interior of a cavity of the foraging zone, which allows the insect to continue to see the color when it is introduced. in the cavity.
  • the flexible tube 2 comprises, upstream of the pump in the normal direction of flow, a bypass with a second end 22 connected to a reservoir 11 and a third end 23. connected to a second reservoir 112 of foraging solution.
  • the ends 22 and 23 of the flexible tube 2 connected to the reservoirs 11 and 112 may comprise a 2-way tube clamping solenoid valve system 15.
  • the solenoid valve system allows the flexible tube 2 to be pinched on one or the other from its ends 22 or 23 and thus select in which tanks 11 or 112 the foraging solution must be removed.
  • the internal volume of the box within which the insects are enclosed may comprise one or more foraging areas 12.
  • each of the zones is fed by its own dosing system, or even separate foraging solutions. It becomes possible to implement an experimental protocol relating to the comparison of foraging solutions.
  • the foraging zone 12 is fed by at least two dosing systems each comprising a solution of distinct foraging liquid.
  • the foraging zone 12 contains at least two ends 21 of flexible tubes 2. In this way, it is possible to automatically change the type of solution distributed within the same foraging zone 12 by the action of the one or other of the dosing systems.
  • FIG. 7 further illustrates the suction pump 60 which makes it possible to remove the surplus of nectar from the polling zone, see can be used continuously for the implementation of a rinsing cycle of the flexible tubes of the peristaltic pumps.
  • the feeder comprises temperature and / or humidity sensors connected to a system for displaying and recording the measured data.
  • a system for displaying and recording the measured data it is possible to monitor the measurements over time and / or display in real time the values of the temperature and / or humidity parameters of the feeder.
  • a fourth object of the invention relates to the use of the previously described method, the previously described dosage system or the feeder as described above for the implementation of experimental protocols in entomology.
  • the feeder according to the present invention is particularly suitable for implementing experimental protocols for behavioral studies on foraging insects.
  • the feeder thus developed is similar to a new artificial flower and allows the control of a multitude of parameters allowing the experimenter to lead complex protocols, including the automation of the entire system.
  • the latter can be closed, as shown or open, that is to say free access for browsers free flight.
  • the dosing system and the method implemented it is possible to control the delivery of the dose and to control it, in other words, to condition it to the detection of a browser.
  • the feeder according to the present invention for the experimental protocols in apidology is therefore similar to a skinner box for a pollinator, said box having a possibility of behavioral study hitherto never implemented with current systems.

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Abstract

Procédé de délivrance de dose de produit liquide mis en œuvre par un système de dosage comprenant une pompe péristaltique (1) présentant un tube flexible (2), un stator (3) soutenant le tube flexible (2) et un rotor (4) avec des galets (5) déformant le tube flexible entre le rotor et le stator, la pompe péristaltique comprenant un moteur pas-à- pas à N pas pour l'entrainement du rotor et un dispositif de pilotage électronique pour le contrôle de la pompe. De manière notable ce procédé tient compte des plages angulaires inactives du rotor pour lesquelles la pompe ne délivre pas de liquide. Selon l'invention, le dispositif de pilotage électronique comprend un circuit de comptage de la position réelle correspondant au pas P0+n dans lequel n correspond à un nombre entier de pas compris entre 0 et N-1, et dans lequel le dispositif de pilotage électronique délivre automatiquement la dose déterminée par l'avance du rotor, du nombre de pas entier déterminé, sur les plages angulaires actives en comparant la position réelle avec la cartographie de manière à mettre en œuvre une étape automatique de rattrapage des plages angulaires inactives lorsque la position réelle correspond à un pas d'une plage angulaire inactive.

Description

PROCEDE DE DELIVRANCE DE DOSE MIS EN ŒUVRE A L'AIDE D'UNE
POMPE PERISTALTIQUE
Domaine de l'invention L'invention se rapporte au domaine des études comportementales et notamment à celui des études comportementales des insectes butineurs.
Arrière-plan technologique de l'invention Dans le cadre des études comportementales, un dispositif expérimental appelé « boîte de Skinner » fût inventé dans les années 1930 et avait pour but de simplifier l'étude des mécanismes de conditionnement.
Ce dispositif permet notamment de tester les capacités de rongeurs ou de pigeons à subir un conditionnement opérant, c'est-à-dire faisant intervenir le comportement de l'animal et le renforcement de celui-ci par des stimuli renforçateurs. Depuis son invention, la boîte de Skinner n'a cessé d'être développée et s'est imposée dans de multiples domaines (psychologie, neurosciences, biologie...) tant les possibilités d'application sont larges et variées.
A l'heure actuelle, la boite de Skinner est une référence et son succès est lié aussi bien à la possibilité de contrôler les conditions de l'expérience et des protocoles qu'à la possibilité d'enregistrer de manière automatique les données.
Alors que les animaux ont depuis longtemps fait l'objet des études comportementales, ces dernières n'étaient que peu menées sur les insectes et notamment sur les insectes butineurs. Cependant, depuis quelques années, les études comportementales sur les insectes butineurs connaissent un vif intérêt. C'est ainsi qu'une multitude de dispositifs se rapprochant de près ou de loin d'une boite de Skinner a été développée afin de permettre l'étude comportementale et la mise en place de protocoles expérimentaux d'analyses. En effet, pour l'étude comportementale, il existe des dispositifs dits « fleurs artificielles » ou « nourrisseurs » qui permettent de mesurer la consommation, le butinage et/ou la mortalité. Ces dispositifs visent à permettre un contrôle de l'accès des butineurs à des sources de nectar et on distingue des systèmes dits « passifs » et des systèmes dits « actifs ».
Dans les systèmes dits passifs, il existe par exemple des nourrisseurs dont le système de délivrance est constitué essentiellement d'une coupelle et d'une bouteille renversée où le sirop contenu dans la bouteille descend par gravité au fil des prélèvements. C'est la méthode la plus répandue pour distribuer du sirop à des abeilles en vol libre. L'inconvénient de ce genre de système réside dans le fait qu'il n'est pas possible de contrôler la dose délivrée, ni d'effectuer une délivrance maîtrisée. Un autre système passif consiste par exemple à utiliser un tube « Eppendorf®» perforé à son extrémité permettant ainsi au butineur d'y insérer son proboscis afin d'aspirer le sirop. L'inconvénient de ce système est notamment que la dose délivrée n'est pas contrôlée malgré le fait qu'il soit possible de déterminer la consommation journalière en pesant le tube en début et en fin d'expérimentation. Une autre solution en système passif réside dans un dépôt manuel de gouttelettes de nectar dans des récipients avec une pipette. Malgré le fait de pouvoir contrôler la dose, cette méthode devient vite laborieuse lorsqu'il faut délivrer des doses variables, que l'expérimentation est menée sur plusieurs fleurs artificielles ou nourrisseurs, et que l'on souhaite une délivrance maîtrisée à un certain nombre d'occurrences. Enfin une autre solution de systèmes passifs consiste à utiliser un capillaire dont une extrémité est trempée dans un pot rempli de nectar. Par capillarité le nectar remonte jusqu'à l'autre extrémité où il sera alors disponible pour le proboscis du butineur. Comme précédemment, ce genre de système ne permet pas un contrôle de la dose délivrée ni même une délivrance maîtrisée. Par délivrance maîtrisée, on entend la possibilité lorsqu'un butineur se présente au sein du système, que la dose ne soit pas nécessairement délivrée à chaque visite et encore moins en continu.
Par contrôle de la dose, on entend la possibilité de définir précisément le volume de la dose qui est délivrée ainsi que la possibilité de faire varier ce volume au cours d'un protocole expérimental, de préférence la variation étant effectuée automatiquement. Bien que répandus pour des protocoles d'études simples, les systèmes passifs ne permettent pas de mettre en œuvre des protocoles complexes dans lesquels un contrôle multiparamétrique est nécessaire.
Afin de mener des études plus approfondies, il existe donc des systèmes dits actifs qui permettent un meilleur contrôle des paramètres comparativement aux technologies passives.
Le dispositif actif le plus répandu consiste à disposer d'un nourrisseur, se présentant sous la forme d'une boite, au sein duquel est disposé un pousse seringue pour la distribution du nectar. Un inconvénient de cette installation réside dans le fait que pour des nectars visqueux la pression nécessaire à exercer pour la délivrance de la dose peut être importante et engendre bien trop souvent une casse des seringues. De plus, il arrive parfois du simple fait d'un taux important de sucre dans le nectar que le piston se retrouve collé rendant ainsi le système inutilisable.
Kaesar Tamar (« the spatial distribution of nonrewarding artificial flowers affects pollinator attraction » - Department of Evolutions, Systematics and Ecology, The Hebrew University, 28 April 2000) présente un dispositif actif et propose d'utiliser un godet métallique se remplissant par l'action d'un aimant ou d'un solénoïde via un plongeon dans un réservoir contenant du nectar. L'inconvénient de ce système est qu'il est difficile de contrôler avec précision le remplissage du godet en fonction de la viscosité du nectar utilisé.
En effet, malgré que le volume du godet soit fixe, la quantité de nectar prélevée à chaque plongeon est fonction de la viscosité de ce dernier, ainsi un nectar visqueux aura tendance à plus remplir le godet qu'un nectar liquide. Ce dispositif ne permet donc pas un contrôle précis de la dose délivrée. De plus, dans le cas de nectar visqueux, lorsque le godet est laissé trop longtemps à l'air libre sans la présence de butineur, le nectar aura tendance à sécher dans le godet empêchant ainsi le butinage par l'insecte butineur.
Oashi K et al. ( « An automated System for traking and identifying individual nectar foragers at multiple feeders » - Behavioral Ecology and Sociobiology 64:891-897) décrit un distributeur à flux continu dans lequel le nectar est stocké dans un tube souple dont l'une des extrémités peut être remontée lentement afin de faire sortir le nectar sur l'extrémité opposée. Ce dispositif présente un capteur de puce RFID qui permet ainsi d'identifier le butineur qui vient consommer. Malgré la possibilité d'une identification du butineur par l'intermédiaire du système RFID, ce système ne permet pas un contrôle précis de la dose et la mise en place de protocole complexe nécessitant une délivrance maîtrisée. La publication de Caria J. Essenberg (« Flobots : robotic flowers for bee behavior experiments » - Journal of Pollination Ecology, 15(1), 2015, pp 1-5) fait un état des solutions existantes en système actif et décrit les dispositifs les plus largement utilisés jusqu'alors, y compris les dispositifs actifs précités. Cette publication met aussi en avant les déficiences de ces systèmes concernant le nettoyage et la calibration de la dose délivrée.
D'autres systèmes actifs de délivrance de doses sont également connus. Par exemple, le document FR 2 929 262 décrit un dispositif de dosage mettant en œuvre une pompe péristaltique avec une conduite de distribution soutenue par un stator et avec la présence d'un rotor comportant plusieurs galets répartis autour de l'axe de rotation. Dans ce procédé, le volume de la dose délivrée correspond à un nombre n de volume élémentaire compris entre deux galets consécutifs de la pompe. Un inconvénient important de ce dispositif réside donc dans le fait qu'il ne peut convenir pour la délivrance d'une dose inférieure au volume élémentaire, par exemple au volume délivrable par l'avance d'un seul pas d'un moteur pas à pas, et n'est par conséquent pas adapté pour la délivrance de faibles volumes.
Ce document ne permet donc pas de procéder à la délivrance précise de doses de l'ordre du microlitre. Pour ce faire, et au moyen de pompes péristaltiques, il est connu d'augmenter le nombre de galet de la pompe. Ainsi, le document REINHARDT P: « Mikrodosieren von fluessigkeiten » (VDM : Wagen dosieren + mischen, verlag coating thomas & co., ST. Gallen, CH - vol.38, n° 6, 1 décembre 2007, pages 13-15, XP001514845, ISSN: 1435-2176) décrit un système de délivrance de dose par l'intermédiaire d'une pompe péristaltique et d'un moteur pas-à-pas, ladite pompe présentant dix galets ménagés de sorte que l'espace entre deux galets consécutifs est quasi nul. L'augmentation du nombre de galet est une solution uniquement mécanique pour la délivrance précise de faibles doses et présente un inconvénient non négligeable en termes de surcoûts pour la pompe. Il serait donc intéressant de disposer d'une solution alternative pour la délivrance de doses de l'ordre du microlitre par l'intermédiaire d'une pompe péristaltique et cela, avec un coût de revient amélioré, en d'autres termes, en utilisant des pompes ayant un faible nombre de galet.
Au regard de l'art antérieur, il existe donc toujours un besoin pour les études comportementales de disposer d'un nourrisseur intégrant un système de dosage précis d'un renforçateur tel que le nectar, fiable et robuste, de maintenance facilitée et de coût maîtrisé. Afin de mener des études comportementales complexes, le nourrisseur doit avantageusement pouvoir détecter les insectes butineurs pour maîtriser la délivrance, de préférence intégrer un dispositif de gestion de protocoles expérimentaux et permettre un enregistrement de l'ensemble des données pour une analyse postérieure par l'expérimentateur. Avantageusement toujours, le nourrisseur peut présenter un certain nombre de stimuli permettant d'évaluer l'impact de ces derniers sur le de butinage. Enfin, d'une manière particulièrement préférée, le nourrisseur dans son ensemble doit être entièrement automatisé afin de limiter au maximum les interventions de l'expérimentateur et de permettre une gestion autonome des protocoles expérimentaux d'études comportementales sur des périodes qui peuvent être de plusieurs heures, voire de plusieurs jours ou plus.
Ainsi, il est du mérite de l'inventeur d'avoir mis au point un système de dosage et un procédé de délivrance mettant en œuvre un tel système de dosage de conception fiable et robuste, peu sensible à la viscosité du produit, de coût parfaitement maîtrisé.
Un tel système de délivrance peut avantageusement être intégré dans un nourrisseur automatique comblant tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur et permettant avantageusement par l'intermédiaire d'une pompe péristaltique classique de réaliser une délivrance précise de la dose de nectar.
Résumé de l'invention
Un premier objet de l'invention concerne donc un procédé de délivrance de dose de produit liquide mis en œuvre par un système de dosage comprenant une pompe péristaltique présentant un tube flexible, un stator soutenant le tube flexible et un rotor avec des galets déformant le tube flexible entre le rotor et le stator, la pompe peristaltique comprenant un moteur pas-à-pas à N pas pour l'entraînement du rotor et un dispositif de pilotage électronique pour le contrôle de la pompe péristaltique, ledit procédé présentant un étalonnage comprenant les étapes suivantes :
une étape de définition d'une position angulaire de référence PO du rotor par rapport au stator définie comme le pas de référence,
une étape d'identification, par rapport à ladite position angulaire de référence PO du rotor, des plages angulaires pour lesquelles le produit liquide n'est pas délivré, lesdites plages angulaires étant des plages inactives, de nombre K égal au nombre de galets, chacune des plages s 'étendant du pas Ρχ^ au pas Py^ où et yk correspondent à un nombre compris entre 0 et N-l et kG [1 ; K], une étape d'enregistrement dans une mémoire du dispositif de pilotage électronique d'une cartographie des plages angulaires inactives définies à l'étape précédente,
ledit procédé comprenant une étape de détermination de la dose de produit liquide à délivrer qui correspond au déplacement angulaire du rotor d'un ou plusieurs pas de nombre entier déterminé,
et dans lequel le dispositif de pilotage électronique comprend un circuit de comptage de la position réelle correspondant au pas P0+n dans lequel n correspond à un nombre entier de pas compris entre 0 et N-l,
et dans lequel le dispositif de pilotage électronique délivre automatiquement la dose déterminée par l'avance du rotor, du nombre de pas entier déterminé, sur les plages angulaires actives en comparant la position réelle avec la cartographie de manière à mettre en œuvre une étape automatique de rattrapage (Er) des plages angulaires inactives lorsque la position réelle correspond à un pas d'une plage angulaire inactive.
Un second objet de l'invention concerne un système de dosage comprenant une pompe péristaltique présentant un tube flexible, un stator soutenant le tube flexible et un rotor avec des galets déformant le tube flexible entre le rotor et le stator, ladite pompe péristaltique comprenant un moteur pas-à-pas à N pas pour l'entraînement du rotor et un dispositif de pilotage électronique pour le contrôle de la pompe, comprenant :
- une mémoire dans laquelle est enregistrée une cartographie des plages angulaires inactives pour lesquelles la dose de produit liquide n'est pas délivrée lors du déplacement du rotor et des plages angulaires actives pour lesquelles la dose de produit liquide est délivrée lors du déplacement du rotor, lesdites plages angulaires étant déterminées par rapport à une position angulaire de référence PO du rotor vis-à-vis du stator.
- un circuit de comptage de la position réelle correspondant au pas P0+n dans lequel n correspond à un nombre entier de pas compris entre 0 et N- 1
- un circuit électronique de détermination de la dose permettant de convertir la dose de produit liquide à délivrer qui correspond à un déplacement angulaire du rotor d'un ou plusieurs pas de nombre entier déterminé.
- un circuit électronique de délivrance qui lors de la réception d'une instruction électronique de délivrance délivre automatiquement une dose par l'avance du rotor, du nombre de pas entier déterminé, sur les plages angulaires actives en comparant la position réelle avec la cartographie de manière à mettre en œuvre une étape automatique de rattrapage des plages angulaires inactives lorsque la position réelle correspond à un pas d'une plage angulaire inactive.
Un troisième objet de l'invention concerne un nourrisseur comprenant le système de dosage tel que défini précédemment. Enfin, un quatrième objet de l'invention concerne l'utilisation du procédé, du système, ou du nourrisseur tels que précédemment définis pour la mise en œuvre de protocoles expérimentaux en apidologie.
Description des figures
Figure la : Vue en coupe d'une pompe péristaltique dans laquelle se trouve un tube flexible. La pompe présente un rotor, un stator et des galets de compression permettant lors de la rotation du rotor d'entraîner un liquide au sein du tube flexible.
Figure lb : Vue en zoom sur une partie de la figure la, représentation du tube flexible comprimé par le passage d'un galet de la pompe péristaltique pendant le mouvement du rotor et relâchement dudit flexible après le passage dudit galet. Figure 2 : Vue schématique du rotor de la pompe péristaltique avec la matérialisation des pas et des plages angulaires actives et inactives. Pour des besoins de simplification, il a été considéré que la pompe péristaltique était munie de deux galets laissant donc apparaître deux plages angulaires inactives et un nombre de pas limité à seize. Figure 3 : Logigramme illustrant l'étape de rattrapage mise en œuvre selon le procédé de l'invention.
Figure 4 : Vue d'un nourrisseur double comprenant deux systèmes de dosage selon l'invention, indépendants.
Figure 5 : Vue schématique d'un nourrisseur, y compris la pompe péristaltique, le réservoir de solution de butinage, la zone de butinage et son capteur de présence.
Figure 6 : Vue schématique d'un nourrisseur, y compris la pompe péristaltique, un premier et un second réservoir de solution de butinage, la zone de butinage et ses capteurs de présence.
Figure 7 : Vue schématique d'un nourrisseur comprenant un second système de dosage au sein d'une même zone de butinage ainsi qu'un système d'aspiration de résidu de sirop non butiné (pouvant aussi servir à la purge automatique du dispositif)
Description détaillée Le premier objet de l'invention concerne donc un procédé permettant de délivrer une dose précise, le procédé étant particulièrement adapté pour être mis en œuvre au sein d'un nourrisseur.
Selon le procédé de l'invention, la délivrance de la dose est réalisée au moyen d'une pompe péristaltique et les avantages, notamment par rapport au pousse seringue de l'art antérieur, sont nombreux.
En effet, le réservoir contenant le liquide prélevé par la pompe péristaltique peut contenir un volume important permettant de s'affranchir des remplissages réguliers de la seringue au cours de l'expérimentation. L'utilisation d'une pompe péristaltique permet aussi de s'affranchir du piston de la seringue et d'éviter ainsi les risques de blocage sous l'effet de la chaleur à cause d'un sirop devenu trop collant.
Lorsque le liquide est trop visqueux, la délivrance de la dose nécessite de mettre en œuvre une certaine pression qui entraine parfois l'éclatement de la seringue en verre. Or, lors d'un protocole expérimental il est important que l'expérimentateur puisse se fier au matériel et que ce dernier soit fiable, quelques soient les conditions d'utilisations.
Un autre point positif de la pompe péristaltique réside dans le fait que le liquide qui circule à l'intérieur du tube flexible n'entre jamais en contact avec les organes de la pompe tels que le rotor (y compris ses galets) et le stator, ce qui a des avantages importants pour la purge et la non contamination de la pompe par d'éventuels liquides toxiques, par exemple l'utilisation de solutions de butinage contaminées par des phytosanitaires. Après l'utilisation de tels liquides toxiques, le tube flexible peut être simplement mis au rebut et remplacé par un nouveau, en ce qu'il s'agit d'un élément de la pompe péristaltique bon marché, et aisément remplaçable.
Cependant, malgré les avantages précédents, les pompes péristaltiques ne sont généralement pas utilisées comme dispositif de délivrance précis de dose à cause des pulsations inhérentes qui apparaissent dans la distribution. A la connaissance de l'inventeur les pompes péristaltiques à tube flexible, qui sont des composants bon marché ne trouvent aujourd'hui pas d'application comme système de dosage de faible dose. Ces pompes sont au contraire typiquement utilisées pour délivrer un liquide en continu ou en dosage de volumes importants impliquant un angle de rotation conséquent, voir même plusieurs tours de rotor de la pompe.
En effet, il est connu pour l'homme du métier que ce type de pompes génère des pulsations Bien qu'il existe des amortisseurs de pulsation, une délivrance précise, de l'ordre de la dizaine de micro litre n'est donc pas envisageable pour l'homme du métier avec ce type de matériel. Les amortisseurs de pulsation ont le plus souvent l'inconvénient de différer la distribution complète du volume, ce qui est nuisible aux protocoles de conditionnement qui nécessitent la distribution rapide, voire quasi instantanée du volume de sirop choisi. L'invention est née de la constatation par l'inventeur que les pulsations correspondent au relâchement du tube flexible lors du décollement des galets de ce dernier. Plus encore et selon les constatations de l'inventeur, lorsqu'une pompe péristaltique est pilotée par un moteur pas à pas, certains pas ne délivrent pas de dose. Par exemple, pour une pompe à six galets, on peut observer jusqu'à 45% de pas sans dose délivrée.
En effet, il y a la présence de plages angulaires sur le rotor du moteur pour lesquelles le déplacement d'un ou plusieurs pas de la pompe péristaltique ne délivre aucune dose, ces plages angulaires sont dites « inactives ». L'inventeur a notamment observé que le nombre de plages angulaires inactives correspondait au nombre de galet présent dans la pompe péristaltique. Par opposition aux plages angulaires inactives, les plages angulaires dites « actives » correspondent aux plages pour lesquelles le déplacement du rotor d'un nombre n entier de pas permet la délivrance précise d'une dose.
Contre toute attente, l'inventeur a mis au point un procédé permettant avantageusement de compenser les pulsations inhérentes de la pompe péristaltique et de permettre ainsi son utilisation pour la délivrance d'une dose discrète de liquide.
En effet, par la mise en œuvre d'étapes précises et par le développement d'un algorithme de contrôle permettant de faire tourner la pompe à vide d'une amplitude angulaire donnée au moment où le tube se décolle d'un galet, les pulsations de la pompe péristaltique sont compensées et il est possible de délivrer avec précisions des doses discrètes de liquide.
Un premier objet de l'invention concerne donc un procédé de délivrance de dose de produit liquide mis en œuvre par un système de dosage comprenant une pompe péristaltique présentant un tube flexible, un stator soutenant le tube flexible et un rotor avec des galets déformant le tube flexible entre le rotor et le stator, la pompe péristaltique comprenant un moteur pas-à-pas à N pas pour l'entraînement du rotor et un dispositif de pilotage électronique pour le contrôle de la pompe,
ledit procédé présentant un étalonnage comprenant les étapes suivantes :
une étape de définition d'une position angulaire de référence P0 du rotor par rapport au stator définie comme le pas de référence,
- une étape d'identification, par rapport à ladite position angulaire de référence P0 du rotor, des plages angulaires pour lesquelles le produit liquide n'est pas délivré, lesdites plages angulaires étant des plages inactives, de nombre K égal au nombre de galets, chacune des plages s 'étendant du pas Ρχ^ au pas Py^ où et yk correspondent à un nombre compris entre 0 et N-l et kG [1 ; K], une étape d'enregistrement dans une mémoire du dispositif de pilotage électronique d'une cartographie des plages angulaires inactives définies à l'étape précédente,
ledit procédé comprenant une étape de détermination de la dose de produit liquide à délivrer qui correspond au déplacement angulaire du rotor d'un ou plusieurs pas de nombre entier déterminé,
et dans lequel le dispositif de pilotage électronique comprend un circuit de comptage de la position réelle correspondant au pas PO+n dans lequel n correspond à un nombre entier de pas compris entre 0 et N-l,
et dans lequel le dispositif de pilotage électronique délivre automatiquement la dose déterminée par l'avance du rotor, du nombre de pas entier déterminé, sur les plages angulaires actives en comparant la position réelle avec la cartographie de manière à mettre en œuvre une étape de rattrapage automatique des plages angulaires inactives lorsque la position réelle correspond à un pas d'une plage angulaire inactive.
La première partie du procédé concerne donc un étalonnage qui peut se décomposer en trois étapes. La première étape consiste à définir une position angulaire de référence P0 du rotor par rapport au stator. La position angulaire de référence P0, ci-après dénommée position P0, correspond à un alignement identifié entre le rotor et le stator du moteur pas à pas de la pompe péristaltique et correspond donc à un pas précisément identifié. La définition de cette position P0 permet d'avoir un point de repère afin d'identifier par rapport à cette dernière l'ensemble des pas suivants. Cette position angulaire de référence correspond de préférence à une position du rotor où la distribution redevient effective après une phase inactive. Une fois cette position identifiée, celle-ci doit être repérée, par exemple avec deux repères que l'on aligne, un sur le stator et un sur le rotor.
Cette définition d'une position P0 peut être réalisée manuellement en alignant un repère situé sur le rotor avec un repère situé sur le stator, ou automatiquement au moyen d'un système de capteur, par exemple avec un codeur magnétique de position angulaire absolue, impliquant un aimant collé sur le rotor, et un capteur de position fixé sur le châssis du moteur pas à pas. Un tel alignement automatique est décrit plus en détail par la suite.
La seconde étape de l'étalonnage est une étape d'identification qui consiste à déterminer, à partir de la position PO, les plages angulaires au sein desquelles le déplacement d'un ou plusieurs pas du rotor permet de délivrer une dose de liquide, ces plages sont dites plages angulaires actives, ainsi que les plages angulaires au sein desquelles le déplacement d'un ou plusieurs pas du moteur n'entraine pas la délivrance d'une dose, ces plages sont dites plages angulaires inactives. En d'autres termes, lorsque le rotor avance pas à pas, certains d'entre eux ne délivrent pas de dose et correspondent ainsi à ce que nous appelons des plages angulaires inactives.
Pour réaliser cette étape d'identification, le rotor et le stator sont positionnés selon la position PO et le moteur pas à pas est commandé de sorte à permettre un tour complet du rotor. Pour chaque pas P du moteur, il est alors déterminé si une dose est délivrée ou non.
Selon les constatations de l'inventeur, le nombre de plages angulaires inactives correspond au nombre de galets présents au sein de la pompe péristaltique, lesdites plages angulaires inactives se traduisent cinétiquement par le moment où le galet du rotor se décolle du tube flexible entraînant ainsi le relâchement de ce dernier comme cela est montré sur la figure lb.
Selon la compréhension de l'inventeur, lors de ce relâchement, la section du tube flexible reprend tout son volume, ce qui provoque une aspiration qui s'oppose à l'action de pousser des galets : ces deux actions contraires momentanées sont à l'origine d'une discontinuité de délivrance à la sortie de la pompe (i.e. la pulsation). Si K est le nombre de galets, alors chacune des plages angulaires inactives s'étend du pas Pxk au pas Pyk où x≠ y avec x ;y G ]0 ;N-1] et k G [1 ;K]. N étant le nombre total de pas du moteur pas à pas. Les positions des galets étant classiquement angulairement régulièrement réparties autour de l'axe de rotation du rotor, les positions angulaires (médianes) des différentes plages angulaires inactives reprendront typiquement cette configuration géométrique. Par exemple, et si les galets sont au nombre de trois comme illustré à la figure 1, répartis autour de l'axe du rotor d'un angle de 120°, alors les positions médianes des trois plages angulaires inactives reprendront cette configuration en étant décalées successivement de 120° l'une par rapport à l'autre.
En généralisant et lorsque la pompe péristaltique présente un nombre entier de K galets régulièrement répartis d'un angle 360°/K autour de l'axe de rotation du rotor, les positions angulaires des différentes plages angulaires reprendront cette configuration spatiale, les positions médiales de deux plages angulaires consécutive étant décalées de 360°/K l'une par rapport à l'autre.
Dans un esprit de simplification, la figure 2 illustre une cartographie pour un moteur pas-à- pas à seize pas uniquement. On comprend toutefois que l'invention s'applique de préférence à des moteurs pas à pas comprenant un nombre entier N de pas bien supérieur, par exemple compris entre 100 et 300. La cartographie de la figure 2 donne ainsi un exemple pour lequel les galets de la pompe péristaltique sont au nombre de deux, et décalés de 180° l'un par rapport à l'autre de 180° autour de l'axe de rotation du rotor. On constate que les positions médiales de deux plages angulaires Inl et In2 sont décalées de 180° l'une par rapport à l'autre.
Dans cet exemple, la première plage angulaire inactive Inl est définie entre le pas P4 et le pas P6, et la deuxième plage angulaire inactive est définie entre le pas P12 et le pas P14.
La dernière étape de l'étalonnage consiste en une étape d'enregistrement qui permet de stocker les données de l'étape d'identification et de définir ainsi une cartographie des plages angulaires actives et inactives Inl, In2 dans une mémoire du dispositif électronique de pilotage. Dans la mesure où les plages actives et inactives peuvent varier légèrement d'une pompe à l'autre, elles doivent de préférence être déterminées empiriquement pour chaque pompe et mémorisées avec un encodeur rotatif comportant suffisamment de positions pour couvrir la gamme de plages inactives observées. Par exemple l'encodeur rotatif peut comprendre seize positions : (un encodeur à 16 positions s'est révélé suffisant).
Cette étape d'enregistrement est essentielle car elle permet ensuite au dispositif de pilotage électronique, par l'intermédiaire d'un circuit de comptage, de situer à la fois la position du rotor par rapport à la position PO et à la fois de déterminer lorsqu'une commande lui sera donnée d'actionner le moteur pas à pas d'un nombre entier n de pas, si le ou lesdits prochains pas à effectuer correspondent ou non à des pas définissant une plage angulaire inactive.
Lorsque l'étalonnage est réalisé, le procédé selon l'invention comprend une étape de détermination de la dose.
La dose peut être déterminée par l'utilisateur via l'intermédiaire d'une interface utilisateur du dispositif de pilotage électronique. La dose correspond à un volume délivrable par le déplacement angulaire du rotor d'un nombre entier n de pas du moteur pas à pas. Ce nombre entier ¾ est typiquement bien inférieur au nombre N de pas du moteur pas à pas. Le nombre ¾ peut être de 1 ou plus.
Le volume de la dose de liquide à délivrer dépend du protocole expérimental et peut notamment varier de 0,05 μΐ^ à 50 μί, préférentiellement de 1 μL· à 5 μΐ^ et d'une manière préférentielle, le volume de la dose de liquide est d'environ 2 μL·.
Outre de préférence une interface utilisateur, le dispositif de pilotage électronique comprend également un circuit de comptage qui permet de déterminer la position réelle du rotor par rapport à la position P0, ladite position réelle Pr correspondant au pas PO+n dans lequel n correspond à un nombre entier de pas compris dans la plage [1 ; N- l], N étant le nombre total de pas du moteur pas à pas.
Grâce à cette position réelle Pr et à la comparaison de cette dernière avec la cartographie stockée dans une mémoire du dispositif de pilotage électronique, ledit dispositif est capable de déterminer si la position réelle Pr correspond à un pas d'une plage angulaire active ou inactive.
A partir de la position réelle Pr, le dispositif de pilotage électronique délivre automatiquement la dose déterminée par l'avance du rotor sur les pas des plages angulaires actives. En effet, à partir de la dose déterminée par l'utilisateur à l'étape de détermination, de la position réelle Pr du rotor déterminée par le circuit de comptage à partir de la position PO, de la comparaison de cette position réelle Pr avec la cartographie enregistrée dans la mémoire du dispositif électronique de pilotage, ce dernier est capable de déterminer si la dose à effectuer nécessite le passage par un ou plusieurs pas du moteur qui correspondent à une plage angulaire inactive et, le cas échéant, de « sauter » lesdits pas de manière à délivrer la dose uniquement par l'avance du rotor sur les pas correspondant aux plages angulaires actives.
Le dispositif électronique de pilotage comprend un algorithme prenant en compte l'ensemble des informations obtenues aux différentes étapes, ledit algorithme permettant de rattraper les plages inactives pour la délivrance de la dose. Concrètement, l'algorithme permet de faire tourner la pompe à vide d'une amplitude angulaire donnée au moment où le tube se décolle d'un galet, ladite amplitude donnée étant déterminée telle que précédemment définie et correspondant au pas des plages angulaires inactives. Le dispositif électronique de pilotage, par l'intermédiaire d'une étape de rattrapage Er, effectue donc un rattrapage en faisant tourner la pompe à vide de sorte à avancer directement le rotor au premier pas suivant, correspondant à un pas d'une plage active.
De cette manière, il est ainsi possible de délivrer des doses discrètes de faible volume à l'aide d'une pompe péristaltique en s' affranchissant des pulsations. Par exemple, et selon l'exemple de la figure 2, lorsque la position réelle Pr est le pas P4, premier pas de la première plage angulaire inactive Inl, l'étape de rattrapage Er est mise en œuvre automatiquement par le dispositif de contrôle et consiste essentiellement à commander automatiquement le rotor jusqu'au pas P6, à savoir dernier pas de plage inactive Inl. De même et lorsque la position réelle Pr est le pas P12, premier pas de la deuxième plage angulaire inactive In2, l'étape de rattrapage ER est mise en œuvre automatiquement par le dispositif de contrôle et consiste essentiellement à commander automatiquement le rotor jusqu'au pas P14, dernier pas de plage inactive.
D'une manière générale lorsque la position Pr est le premier pas Pxk de la plage angulaire inactive, l'étape de rattrapage Er est mise en œuvre automatiquement par le dispositif de contrôle et consiste à commander automatiquement le rotor jusqu'au pas Pyk, dernier pas de plage angulaire inactive.
Selon un mode de réalisation préférentiel, le dispositif électronique de pilotage est configuré de sorte que l'étape de rattrapage Er soit réalisée de manière à ce que la vitesse du rotor sur les pas correspondants aux plages angulaires inactives soit plus importante que celle des pas correspondant aux plages angulaires actives.
La vitesse plus importante du rotor sur les pas correspondant aux plages angulaires inactives, présente pour avantage de diminuer l'impact de ces plages inactives dans la distribution de dose et d'éviter ainsi que l'abeille quitte le dispositif avant la fin de la distribution du volume complet
Un tel fonctionnement est illustré au logigramme de la figure 3. La première étape de ce logigramme est une étape de comparaison ECp de la position réelle Pr du rotor avec la cartographie enregistrée dans la mémoire. Si cette position réelle Pr correspond au pas d'une plage angulaire inactive, en particulier au premier pas Pxk alors le dispositif de pilotage met en œuvre l'étape de rattrapage ER. Si cette position réelle Pr ne correspond pas à un pas d'une plage inactive ou au dernier pas d'une telle plage alors l'étape de rattrapage ER n'est pas mise en œuvre.
Selon un mode de réalisation particulier, une étape d'alignement dans laquelle le rotor est repositionné par rapport au stator selon la position PO est réalisée après chaque mise sous tension du dispositif de pilotage électronique. Cette étape d'alignement peut être réalisée manuellement par la rotation du rotor 4 jusqu'à l'alignement d'un repère visuel 40 du rotor avec un repère visuel 30 du stator 3.
Cette étape d'alignement peut encore être réalisée automatiquement, par l'intermédiaire d'un système de capteur ciblant une position relative déterminée entre le stator 3 et le rotor 4. Par exemple, le stator 3 peut être pourvu d'un interrupteur magnétique à lame souple (en anglais « reed switch »), et le rotor 4 d'un (petit) aimant permanent à la périphérie du rotor. Lorsque le rotor 4 est positionné par rapport au stator 3 selon la position P0, la position de l'aimant est telle que le champ magnétique induit provoque la fermeture de l'interrupteur à lame souple. En revanche et pour tous les autres pas, le décalage de position est tel que l'interrupteur magnétique reste ouvert. Le système de dosage peut ainsi comprendre un circuit d'initialisation qui avance le rotor tant que le signal retourné par le système de capteur correspond à celui de l'interrupteur ouvert, puis arrête la position du rotor lorsque le système de capteur renvoie le signal correspondant à la fermeture de l'interrupteur à lame souple.
Un codeur magnétique de position angulaire absolue peut également être utilisé. Celui- ci implique un petit aimant polarisé cylindrique qui peut être collé dans le prolongement de l'axe et à l'arrière du moteur pas-à-pas. Le capteur (une puce électronique) peut ainsi envoyer un signal électronique, codé par exemple sur 10 bits, indiquant le positionnement angulaire absolu de rotor. La position PO pourrait alors être définie arbitrairement à l'angle zéro. Alternativement et lorsque le système de capteur est à laser, ce dernier peut être solidaire du stator 3 et cibler un repère physique à la périphérie du rotor 4. Lorsque le rotor est positionné par rapport au stator selon la position P0, la position du repère physique est alignée avec le faisceau du laser. En revanche et pour tous les autres pas, le décalage de position est tel que le repère n'est pas ciblé par le laser. Le système de dosage peut ainsi comprendre un circuit d'initialisation qui avance automatiquement le rotor tant que le signal retourné par le système de capteur correspond à celui où le faisceau du laser ne cible pas le repère physique, et arrête la position du rotor lorsque le système de capteur renvoie un signal de mesure du laser correspondant au ciblage du repère physique.
Le procédé selon l'invention est donc apte à délivrer une dose discrète de produit liquide par l'intermédiaire du pilotage d'une pompe péristaltique.
D'une manière avantageuse, le produit liquide à délivrer correspond à une solution de butinage ou à un nectar. Une solution de butinage est une solution particulièrement adaptée pour les insectes butineurs et peut ainsi comprendre de l'eau et du sucre dans des proportions variables afin de rendre la solution plus ou moins concentrée en sucre et plus ou moins visqueuse. Bien entendu divers produits peuvent être ajoutés à la solution de butinage (éthanol, pesticides, acides aminés, protéines, médicaments, etc ..) à la condition qu'ils soient solubles dans le sirop utilisé. Un insecte butineur au sens de la présente invention est un insecte volant doté d'un proboscis et jouissant de la possibilité d'insérer ce dernier au sein du pistil d'une fleur. L'insecte butineur peut donc être de l'ordre des hyménoptères, diptères, lépidoptères ou coléoptères. De préférence, l'insecte butineur est de l'ordre des hyménoptères et de la famille des Apidae, incluant par exemple les abeilles domestiques, les bourdons ou encore les abeilles solitaires. La mise en œuvre d'une pompe péristaltique et d'un tube flexible selon le procédé de l'invention est avantageuse car quel que soit la solution de butinage ou le nectar utilisé, il n'y pas de risque de bloquer le système et cela, quelle que soit la viscosité du liquide.
Selon un mode de réalisation particulier, le système de dosage comprend un circuit électronique de commande du dispositif de pilotage électronique qui présente en entrée un signal d'un capteur de présence d'un butineur, ledit circuit électronique mettant en œuvre un logiciel envoyant des instructions de délivrance d'une dose en fonction du signal du capteur.
De cette manière, la délivrance est automatisée et conditionnée à la détection d'un butineur. Cela permet notamment, en délivrant la dose au moment où un butineur se présente, d'éviter que la solution de butinage ne reste longtemps à l'air libre et puisse sécher entraînant ainsi l'obturation de la zone de délivrance.
Selon un autre mode de réalisation, le circuit électronique de commande du dispositif de pilotage électronique interrompt la délivrance en cours dans le cas où le capteur de présence de butineur ne détecte plus de présence. De cette manière, la délivrance peut être stoppée dans le cas où le butineur ressort de la zone de délivrance, sans avoir prélevée l'intégralité de la dose. On limite ainsi les accumulations non désirées de nectar.
Le capteur de présence peut être par exemple un capteur infrarouge ou un capteur RFID. Dans le cas d'un capteur RFID les insectes butineurs doivent être équipés d'une puce ou d'un tag RFID pour permettre la détection par le capteur.
Selon un mode de réalisation particulier, le logiciel présente comme paramètre d'entrée un nombre n d'occurrence fixé par l'utilisateur. Ce nombre n d'occurrence correspond au nombre d'occurrence qu'il est nécessaire de détecter et de compter avant la délivrance de la dose. Une fois le nombre d'occurrence fixé par l'utilisateur via l'intermédiaire de l'interface utilisateur, le logiciel met un œuvre une étape de comptage des occurrences détectées par le capteur de présence et d'émission d'une instruction de délivrance de la dose au dispositif de pilotage électronique lorsque le comptage atteint le nombre n défini.
Selon un autre mode de réalisation, le logiciel présente comme paramètre d'entrée le temps écoulé depuis le dernier prélèvement par l'abeille. Cet intervalle de temps défini par l'utilisateur simule le temps nécessaire à une fleur pour régénérer du nectar. Une nouvelle distribution ne peut se faire qu'à la condition que cet intervalle de temps (qui peut être fixe ou variable) soit écoulé. Dans le cas contraire, toute visite de l'abeille est sans conséquence pour la distribution de sirop.
Le procédé selon l'invention permet donc la délivrance d'une dose discrète d'un liquide et permet ainsi après détermination du volume de la dose à délivrer et éventuellement des occurrences, de fournir une dose discrète de solution de butinage à chaque détection d'un insecte butineur. Le procédé est donc particulièrement adapté pour être mis en œuvre dans des protocoles expérimentaux d'études comportementales et notamment d'études comportementales sur les insectes butineurs. Un second objet de l'invention concerne un système de dosage convenant pour la mise en œuvre du procédé. Ce système comprend une pompe péristaltique 1 présentant un tube flexible 2, un stator 3 soutenant le tube flexible et un rotor 4 avec des galets 5 déformant le tube flexible 2 entre le rotor et le stator, ladite pompe péristaltique comprenant un moteur pas-à-pas à N pas pour l'entraînement du rotor et un dispositif de pilotage électronique pour le contrôle de la pompe péristaltique 1, comprenant : une mémoire dans laquelle est enregistrée une cartographie des plages angulaires inactives Inl, In2, pour lesquelles la dose de produit liquide n'est pas délivrée lors du déplacement du rotor et des plages angulaires actives pour lesquelles la dose de produit liquide est délivrée lors du déplacement du rotor, lesdites plages angulaires étant déterminées par rapport à une position angulaire de référence P0 du rotor vis-à-vis du stator,
un circuit de comptage de la position réelle Pr correspondant au pas P0+w dans lequel n correspond à un nombre entier de pas compris entre 0 et N-l, un circuit électronique de détermination de la dose permettant de convertir la dose de produit liquide à délivrer qui correspond à un déplacement angulaire du rotor d'un ou plusieurs pas de nombre entier déterminé. un circuit électronique de délivrance qui lors de la réception d'une instruction électronique de délivrance, délivre automatiquement une dose par l'avance du rotor, du nombre de pas entier déterminé, sur les plages angulaires actives en comparant la position réelle avec la cartographie de manière à mettre en œuvre une étape de rattrapage automatique des plages angulaires inactives lorsque la position réelle correspond à un pas d'une plage angulaire inactive.
Le circuit électronique de délivrance permet ainsi de piloter le rotor de manière à effectuer un rattrapage des plages angulaires inactives en faisant tourner la pompe à vide de sorte à avancer directement le rotor au premier pas suivant correspondant à un pas d'une plage active.
Selon un mode de réalisation particulier, le système de dosage comprend un moyen de repositionnement automatique du rotor par rapport au stator selon la position angulaire de référence P0, notamment à chaque mise sous tension du dispositif de de pilotage électronique. Ce moyen de repositionnement permet ainsi d'aligner le rotor et le stator selon la position P0 après chaque mise sous tension du système de dosage. Cette étape d'alignement peut encore être réalisée automatiquement, par l'intermédiaire d'un système de capteur ciblant une position relative déterminée entre le rotor et le stator, et comme décrit précédemment.
Selon un mode de réalisation, le système de dosage comprend un circuit électronique permettant le rinçage de la pompe péristaltique en actionnant en continu ladite pompe avec une solution de rinçage. Avantageusement la solution de rinçage peut être une solution de l'eau. Lorsque l'utilisateur sollicite un tel mode de rinçage, le rotor de la pompe péristaltique est entraîné en rotation en continu sur plusieurs tours, suivant le même sens de rotation que celui du dosage, voire suivant un sens opposé. Selon un autre mode de réalisation, le système de dosage comprend une pompe aspirante au sein de la zone de butinage, ladite pompe aspirante pouvant par exemple être automatiquement activée lorsqu'un butineur ressort de la zone de butinage. La détection de la sortie d'un butineur peut être réalisée par le capteur de présence d'un butineur. De cette manière, en cas de surplus de dose de solution de butinage, ce dernier est aspiré permettant ainsi de ne pas fausser la quantité de solution de butinage présente lors de la fourniture ultérieure d'une autre dose. Cette pompe aspirante peut encore être utilisée pour aspirer en continue un liquide de nettoyage utilisé pour purger automatiquement le rotor de la pompe péristaltique alors actionné en continue dans le même sens que lors du dosage.
Un troisième objet de l'invention concerne un nourrisseur 10 pour insectes butineurs comprenant un système de dosage 1 tel que défini précédemment dont le tube flexible 2 est relié sur son extrémité 22 à un réservoir 11 de solution de butinage et sur son extrémité 21 à une zone de butinage 12, un capteur de présence 13 d'un butineur apte à détecter la présence ou le passage d'un butineur à proximité de la zone de butinage 12, et un circuit électronique mettant en œuvre un logiciel envoyant des instructions de délivrance d'une dose de solution de butinage en fonction du signal du capteur 12.
Le nourrisseur peut comprendre une boîte 100, par exemple transparente en plastique dans laquelle sont enfermés les insectes. La zone de butinage correspond à la zone au sein de laquelle l'insecte butineur vient prélever la solution de butinage à l'aide de son proboscis. La zone de butinage 12 peut être matérialisée par une cavité d'un corps 14, dans laquelle débouche l'extrémité du tube flexible 2. L'entrée d'un butineur dans cette cavité est détectée par le capteur de présence 13, notamment infrarouge.
Selon un mode de réalisation, la zone de butinage 12 peut être pourvue de moyens d'émission d'un stimulus lumineux pour insecte butineur. Ce moyen peut comprendre des diodes électroluminescentes, notamment du type RVB afin de permettre une variation des couleurs de ladite zone de butinage. D'une manière avantageuse, l'utilisation des diodes RVB permet non seulement de colorer la zone de butinage mais également l'intérieur de la cavité du corps 14. Ainsi, l'insecte butineur continue de visualiser la couleur même lorsqu'il s'est introduit dans ladite cavité du corps. Soulignons que les diodes RVB colorent de préférence non seulement la zone de butinage, mais également l'intérieur d'une cavité de la zone de butinage, ce qui permet à l'insecte de continuer à voir la couleur lorsqu'il s'est introduit dans la cavité.
Selon un autre mode de réalisation illustré non limitativement à la figure 6, le tube flexible 2 comprend, en amont de la pompe selon le sens normal d'écoulement, une dérivation avec une deuxième extrémité 22 reliée à un réservoir 11 et une troisième extrémité 23 reliée à un second réservoir 112 de solution de butinage. Les extrémités 22 et 23 du tube flexible 2 reliées aux réservoirs 11 et 112 peuvent comprendre un système d' électrovanne à pincement de tube à 2 voies 15. Le système d' électrovanne permet de réaliser un pincement du tube flexible 2 sur l'une ou l'autre de ses extrémités 22 ou 23 et de sélectionner ainsi dans lequel des réservoirs 11 ou 112 la solution de butinage doit être prélevée.
Dans le cas de nourris seur fermé, le volume interne de la boîte au sein duquel sont enfermés les insectes peut comprendre une ou plusieurs zones de butinage 12. Dans le cas d'un nourrisseur à plusieurs zones de butinage, chacune des zones est alimentée par son propre système de dosage, voire par des solutions de butinage distinctes. Il devient possible de mettre en œuvre un protocole expérimental portant sur la comparaison de solutions de butinage.
Selon un mode de réalisation particulier illustré à la figure 7, la zone de butinage 12 est alimentée par au moins deux systèmes de dosage comprenant chacun une solution de liquide de butinage distincte. Ainsi, la zone de butinage 12 contient au moins deux extrémités 21 de tubes flexibles 2. De cette manière, il est possible de changer automatiquement le type de solution distribuée au sein d'une même zone de butinage 12 par l'action de l'un ou l'autre des systèmes de dosage.
La figure 7 illustre encore la pompe aspirante 60 qui permet de retirer de la zone de butinage le surplus de nectar, voir peut être utilisée en continue pour la mise en œuvre d'un cycle de rinçage des tubes flexibles des pompes péristaltique
Enfin, selon un autre mode de réalisation, le nourrisseur comprend des capteurs de températures et/ou d'humidité reliés à un système d'affichage et d'enregistrement des données mesurées. Ainsi, il est possible d'effectuer un suivi des mesures au cours du temps et/ou d'afficher en temps réel les valeurs des paramètres de température et/ou d'humidité du nourrisseur.
Enfin, un quatrième objet de l'invention concerne l'utilisation du procédé précédemment décrit, du système de dosage précédemment décrit ou encore du nourrisseur tel que précédemment décrit pour la mise en œuvre de protocoles expérimentaux en entomologie. Le nourrisseur selon la présente invention est particulièrement adapté pour la mise en œuvre de protocoles expérimentaux d'études comportementales sur les insectes butineurs.
En effet, le nourrisseur ainsi développé s'apparente à une nouvelle fleur artificielle et permet le contrôle d'une multitude de paramètres permettant à l'expérimentateur de mener des protocoles complexes, notamment par l'automatisation de l'ensemble du système.
Il est ainsi possible d'utiliser un ou plusieurs nourrisseurs, ces derniers pouvant être fermés, tel qu'illustré ou ouverts, c'est-à-dire libre d'accès pour des butineurs en vol libre.
Grâce au système de dosage et au procédé mis en œuvre, il est possible de contrôler la délivrance de la dose et de la maîtriser, en d'autres termes, de la conditionner à la détection d'un butineur.
Il est aussi possible par l'intermédiaire de la programmation du nombre d'occurrence par l'utilisateur de ne faire délivrer une dose qu'à partir du moment où un certain nombre d'insectes butineurs s'est présenté pour butiner. Grâce notamment à la possibilité de stimuli visuels par l'intermédiaire des diodes électroluminescentes, l'utilisateur pourra notamment analyser l'influence des couleurs sur le comportement de butinage. Le nourrisseur selon la présente invention pour les protocoles expérimentaux en apidologie s'apparente donc à une boite de Skinner pour insecte butineur, ladite boîte présentant une possibilité d'étude comportementale jusqu'alors jamais mise en œuvre avec les systèmes actuels. NOMENCLATURE
1. Pompe péristaltique,
2. Tube flexible,
21. Première extrémité du tube flexible,
22. Deuxième extrémité du tube flexible,
23. Troisième extrémité du tube flexible,
3. Stator,
30. Repère visuel (stator),
4. Rotor,
40. Repère visuel (rotor),
5. Galets,
10. Nourris seur,
11. Réservoir (solution de butinage),
112. Réservoir (solution de butinage),
12. Zone de butinage,
13. Capteur de présence,
14. Corps,
15. Système d' électrovanne à pincement de tube,
60. Pompe aspirante,
100. Boîte (nourrisseur),
111. Interface utilisateur de contrôle
Inl, In2. Première et deuxième plage angulaire inactive, Pr. Position réelle.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de délivrance de dose de produit liquide mis en œuvre par un système de dosage comprenant une pompe péristaltique (1) présentant un tube flexible (2), un stator (3) soutenant le tube flexible (2) et un rotor (4) avec des galets (5) déformant le tube flexible entre le rotor et le stator, la pompe péristaltique comprenant un moteur pas-à- pas à N pas pour l'entraînement du rotor et un dispositif de pilotage électronique pour le contrôle de la pompe, le procédé convenant pour déliyrer une dose correspondant au volume déliyrable par le déplacement du moteur pas-à pas d'un pas,
ledit procédé présentant un étalonnage comprenant les étapes suivantes :
une étape de définition d'une position angulaire de référence PO du rotor par rapport au stator définie comme le pas de référence,
une étape d'identification, par rapport à ladite position angulaire de référence PO du rotor, des plages angulaires pour lesquelles le produit liquide n'est pas délivré, lesdites plages angulaires étant des plages inactives (Inl, In2), de nombre K égal au nombre de galets, chacune des plages s'étendant du pas Pxk au pas Pyk où Xk et yk correspondent à un nombre compris entre 0 et N-l et kG [1 ; K],
une étape d'enregistrement dans une mémoire du dispositif de pilotage électronique d'une cartographie (Cr) des plages angulaires inactives définies à l'étape précédente,
ledit procédé comprenant une étape de détermination de la dose de produit liquide à délivrer qui correspond au déplacement angulaire du rotor d'un ou plusieurs pas de nombre entier déterminé,
et dans lequel le dispositif de pilotage électronique comprend un circuit de comptage de la position réelle (Pr) correspondant au pas P0+n dans lequel n correspond à un nombre entier de pas compris entre 0 et N-l,
et dans lequel le dispositif de pilotage électronique délivre automatiquement la dose déterminée par l'avance du rotor, du nombre de pas entier déterminé, sur les plages angulaires actives en comparant (Ecp) la position réelle (Pr) avec la cartographie de manière à mettre en œuvre une étape automatique de rattrapage (Er) des plages angulaires inactives lorsque la position réelle (Pr) correspond à un pas d'une plage angulaire inactive (Inl, In2).
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le dispositif électronique de pilotage est configuré de sorte que l'étape de rattrapage (Er) soit réalisée de manière à ce que la vitesse du rotor sur les pas correspondants aux plages angulaires inactives (Inl, In2) soit plus importante que celle des pas correspondant aux plages angulaires actives.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel à chaque mise sous tension du dispositif de pilotage automatique, on procède à une étape préalable d'alignement dans laquelle le rotor (4) est repositionné par rapport au stator (3) selon la position angulaire de référence PO.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le produit liquide correspond à une solution de butinage, ledit système de dosage comprenant un circuit électronique de commande du dispositif de pilotage électronique présentant en entrée un signal d'un capteur de présence (13) d'un butineur, ledit circuit électronique mettant en œuvre un logiciel envoyant des instructions de délivrance d'une dose en fonction du signal du capteur.
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le logiciel présente en paramètre d'entrée un nombre n d'occurrence fixé par l'utilisateur à compter duquel une dose est délivrée, le logiciel mettant ensuite en œuvre une étape de comptage des occurrences détectées par le capteur et d'émission d'une instruction de délivrance de la dose lorsque le comptage des occurrences atteint le paramètre d'entrée n.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le volume de la dose de produit liquide est compris dans la plage allant de 0,05 μΐ^ à 50 μΐ^.
7. Système de dosage comprenant une pompe péristaltique (1) présentant un tube flexible (2), un stator (3) soutenant le tube flexible et un rotor (4) avec des galets (5) déformant le tube flexible entre le rotor et le stator, ladite pompe péristaltique comprenant un moteur pas-à-pas à N pas pour l'entraînement du rotor et un dispositif de pilotage électronique pour le contrôle de la pompe, comprenant :
- une mémoire dans laquelle est enregistrée une cartographie des plages angulaires inactives (Inl, In2) pour lesquelles la dose de produit liquide n'est pas délivrée lors du déplacement du rotor et des plages angulaires actives pour lesquelles la dose de produit liquide est délivrée lors du déplacement du rotor, lesdites plages angulaires étant déterminées par rapport à une position angulaire de référence PO du rotor vis-à-vis du stator.
- un circuit de comptage de la position réelle (Pr) correspondant au pas PO+n dans lequel n correspond à un nombre entier de pas compris entre 0 et N-l
- un circuit électronique de détermination de la dose permettant de convertir la dose de produit liquide à délivrer qui correspond à un déplacement angulaire du rotor d'un ou plusieurs pas de nombre entier déterminé.
- un circuit électronique de délivrance qui lors de la réception d'une instruction électronique de délivrance délivre automatiquement une dose par l'avance du rotor (4), du nombre de pas entier déterminé, sur les plages angulaires actives en comparant la position réelle (Pr) avec la cartographie de manière à sauter les plages angulaires inactives (Inl, In2) lorsque la position réelle correspond à un pas d'une plage angulaire inactive.
8. Système de dosage selon la revendication 7 comprenant des moyens de repositionnement automatique du rotor par rapport au stator selon la position angulaire de référence P0 après chaque mise en tension du système.
9. Système de dosage selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, lequel comprend un circuit électronique permettant le rinçage en actionnant en continu la pompe péristaltique avec une solution de rinçage.
10. Nourrisseur pour insectes butineurs comprenant un système de dosage selon l'une quelconque des revendications 7 à 9 dont le tube flexible (2) est relié sur une de ses extrémités à un réservoir (11) de solution de butinage et sur l'autre extrémité à une zone de butinage (12), un capteur de présence (13) d'un butineur apte à détecter la présence ou le passage d'un butineur à proximité de la zone de butinage (12), et un circuit électronique mettant en œuvre un logiciel envoyant des instructions de délivrance d'une dose de solution de butinage en fonction du signal du capteur (13).
11. Nourrisseur selon la revendication 10 dans lequel la zone de butinage (12) comprend des moyens de stimuli visuels mis en œuvre par des diodes électroluminescentes .
12. Utilisation du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, ou du système de dosage selon l'une quelconque des revendications 7 à 9 ou du nourrisseur selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11, pour la mise en œuvre de protocoles expérimentaux en entomologie, en particulier en apidologie.
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