Brevet FR2407019A1 — publié le 19790525

La présente invention concerne un dispositif de mélange de deux liquides notamment utilisable à la sortie des colonnes de chromatographie en phase liquide. La caromatograpnie en phase liquide a connu au cours des dernieres années un essor tres important grâce en particulier aux progres considérables effectués dans le domaine des supports chromatographiques et des techniques de remplissage des colonnes. Son développement continue cependant à être freiné par le manque de détecteurs et en particulier de détecteurs spécifiques de grande sensibilité. Les détecteurs les plus couramment utilisés dans cette technique sont le détecteur à absorptiométrie dans l'ultraviolet et le visible et les réfractomètres différentiels. On peut citer d'autres appareils tels que les détecteurs à fil et à ionisation de flamme, les détecteurs électrochimiques, le fluorimetre, les détecteurs colorimètriques etc... Certains de ces détecteurs -notamment les détecteurs colori mètriques et le fluorimètre- sont utilisés sur des effluents chromatographiques auxquels ont été ajoutés des réactifs spécifiques formant avec les produits à détecter des dérivés colorés ou fluorescents. Cette technique de détection pose cependant un certain nombre de problèmes rendus encore plus difficiles à résoudre par l'utisation de colonnes plus courtes et plus efficaces. I1 faut en effet, d'une part avoir une réaction colorée suffisamment rapide pour éviter un élargissement prohibitif de la bande de détection et surtout d'autre part, obtenir un mélange intime de l'effluent et du réactif en sortie de colonne et cela dans un volume mort suffisamment faible pour éviter une perte de résolution. I1 n'existe pas actuellement de mélangeurs de très petit volume et de grande efficacité; les techniques les plus couramment utilisées sont soit des colonnes remplies de billes de verre, soit des agitateurs magnétiques de petit volume. Ces techniques ne sont pas satisfaisantes car elles ne permettent d'atteindre que des volumes morts de plusieurs centaines de microlitres, de plus l'utilisation de petites colonnes pose des problèmes de garnissage et de bouchage. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients précédents en proposant- un dispositif de mélange de deux liquides -l'effluent et son réactif par exemple- dans un volume mort qui peut atteindre une dizaine de microlitres. L'invention a pour objet un dispositif de mélange de deux liquides caractérisé en ce qu'il comprend : - une plaque inférieure dans laquelle est gravé un circuit qui comporte deux canaux sensiblement linéaires conver geant vers un canal unique, à la suite duquel est disposée une série de boucles constituées de canaux divergentes puis convergents de sections sensiblement égales,les dites boucles étant reliées entre elles par un canal unique, le canal suivant la dernière boucle servant à l'évacuation du mélange, - une plaque supérieure plane de même dimension dans laquelle sont aménagés trois orifices permettant le passage des tubes d'alimentation et d'évacuation du circuit, - deux capots métalliques, comprimant l'une contre l'autre les deux plaques, comportant des moyens assurant la par faite étanchéité du dispositif aux niveaux du circuit, de l'alimentation et de l'évacuation. La méthode de mélange mise en oeuvre dans le dispositif de l'invention consiste à effectuer tout d'abord un prémélanoe des liquides, à séparer le flux obtenu en deux fractions sensiblement égales, à remélanger les deux fractions séparées, puis à recommencer le même cycle "mélange-division" le nombre de fois désiré. La qualité particulière du mélange est due au fait que chaque opération de mélange est réalisée dans des conditions quasiment idéales (proportions égales). Le dispositif de mélange de l'invention est essentiellement caractérisé par la configuration du circuit de canaux et le volume mort de ce circuit. Un avantage essentiel du dispositif de l'invention est de permettre la réalisation d'un mélange de très faibles quantités de liquides. Le volume mort du dispositif de mélange sera donc généralement compris entre 10 et 200 microlitres et de préférence entre 10 et 100 microlitres. Un autre avantage du dispositif de l'invention, est de permettre la réalisation d'un mélange parfaitement homogène de deux liquides. Il est évident que plus le nombre de boucles du circuit sera important meilleure sera la qualité du mélange. Cependant, le nombre de boucles sera généralement compris entre 4 et 12. En effet, on peut estimer que 4 boucles sont nécessaires à l'obtention d'un bon mélange et, qu'au delà de 12 boucles l'augmentation correspondante du volume mort rendrait le dispositif moins intéressant dans de nombreuses utilisations. La configuration précise des boucles n'a que peut d'influence sur la qualité du mélange, l'essentiel étant, que les deux canaux de chaque boucle aient sensiblement les mêmes dimensions, pour assurer la division du flux en deux fractions égales. La section des canaux dépendra de la longueur et du volume mort retenus pour le circuit. Elle sera généralement comprise entre 0,05 et 0,15 Les deux plaques qui forment la chambre du mélange seront constituées d'une matière solide résistant aux pressions auxquelles elles sont soumises, et inerte vis-à-vis des liquides à mélanger. Elles pourront par exemple ôtre en acier inoxydable, ou en matières polymériques convenables telles que le De le rin (marque déposée) et les polymères fluorés tels que PTFE et PTFCE. L'étanchélté du dispositif de mélange est essentielle tant au niveau du circuit proprement dit qu'au niveau de l'alimentation et de l'évacuation. L'alimentation et l'évacuation du circuit de mélange s'effectuent par l'intermédiaire de tubes capillaires de faible diamètre intérieur, par exemple 0,25 mm. Trois orifices sont prévus dans la plaque supérieure pour laisser le passage à ces tubes capillaires. L'étanchéité du dispositif alimentation évacuation est assurée par exemple au niveau du capôt supérieur au moyen d'un système classique de ferrules serties sur le tube capillaire. Dans ces conditions le dispositif de mélange peut fonctionner sous des pressions pouvant aller jusqu'à 200 bars environ. I1 faut par ailleurs noter que la perte de charge occasionnée par un tel dispositif de mélange est faible aux débits couramment utilisés en chromatographie en phase liquide. Le dispositif décrit cirdessus est particulièrement bien adapté à l'application détecteur de chromatographie en phase liquide car tout en permettant le mélange intime de l'effluent et du réactif, il permettra à la réaction coloree de se réaliser correctement. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation du dispositif de mélange. Cette description se réfère aux figures 1 et 2 jointes dans lesquelles la figure I représente une coupe schématique du dispositif selon l'invention et, la figure 2 représente une vue de dessus de la plaque infé rieure gravée du dispositif selon l'invention. Le dispositif de la figure 1 comporte une plaque inférieure (1) gravée et une plaque supérieure (2) de même dimension que la plaque (1). Les plaques I et 2 sont superposées et maintenues compressées l'une contre l'autre au moyen de deux capots (3) et (4) dont le serrage est assuré par un système de vis (5). Des orifices sont aménagés dans la plaque (2) et le capot (4) pour laisser le passage à des tubes capillaires assurant les entrées des liquides (6),une seule entrée étant représentée 'et la sortie du mélange (7), respectivement aux points 11 et 14. Llétancheité du système entréesortie des liquides est réalisée au niveau du capot (4) à l'aide de joints (8). Sur la figure 2 sont représentés les points d'entrée(ll) des liquides à mélanger, les canaux (12) assurant le mélange, les boucles (13) permettant la division en deux fractions égales du flux de mélange et le point de sortie (14) du mélange. Le dispositif représenté par les deux figures précédentes présente en outre les caractéristiques suivantes - les deux plaques ont une épaisseur de 10 mm, une longueur de 80 mm et une largeur de 30 mm. - le circuit a un volume mort de 18 microlitres et comporte six boucles. - les canaux gravés dans la plaque inférieure ont les dimensions suivantes : 0,4 mm de largeur et 0,2 mm d'épaisseur. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de mélange de deux liquides caractérisé en ce qu'il comprend une plaque inférieure dans laquelle est gravé un cir cuit qui comporte deux canaux sensiblement linéaires convergeant vers un canal unique à la suite duquel est disposées une série de boucles constituées de canaux de sections sensiblement égales divergents puis convergents, les dites boucles étant reliées entre elles par un canal unique, le canal suivant la dernière boucle servant à l'évacuation du mélange, une plaque supérieure plane de même dimension dans laquelle sont aménagés trois orifi ces permettant le passage des tubes d'alimentation et d'évacua tion du circuit, deux capots métalliques, comprimant l'une contre l'autre les deux plaques, comportant des moyens assurant la par faite étanchéité du dispositif aux niveaux du circuit, de l'ali mentation et de 1 'évacuation. 2 - Dispositif de mélange selon la revendication 1 caractérisé en ce que le volume mort du circuit de canaux est compris entre 10 et 200 microlitres et de préférence entre 10 et 100 microlitres. 3 - Dispositif de mélange selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le circuit de canaux comprend de 4 à 12 boucles. 4 - Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la section des canaux est comprise entre 0,05 et 0,15 mm2.