Brevet FR2706135A1 — publié le 19941216

La présente invention concerne un instrument de chromatographie liquide haute performance muni d'un dispositif de contrôle et un procédé de contrôle du fonctionnement de certains des éléments constitutifs dudit instrument, notamment la pompe de solvant, le détecteur et éventuellement l'injecteur, le four thermostaté dans lequel est logée la colonne de chromatographie et le système d'enregistrement des données. Elle concerne enfin les éléments constitutifs du dispositif de contrôle destinés notamment à mettre en oeuvre le procédé de contrôle. D'une manière générale, les instruments de chromatographie liquide haute performance sont utilisés dans les laboratoires de recherche ou de contrôle. L'intérêt majeur de la chromatographie liquide est de permettre de séparer une grande variété de composés chimiques ou biologiques en mettant en jeu des mécanismes de séparation simple. Il s'agit d'une technique de caractérisation et de quantification de plus en plus utilisée. De ce fait, de nombreux laboratoires industriels font appel à cette technique pour analyser des échantillons de produit. Par ailleurs, l'importance économique et légale des analyses a conduit les autorités administratives à établir des procédures pour évaluer et garantir la qualité des analyses de ces laboratoires, par l'établissement de règles appelées communément "bonnes pratiques de laboratoires" ou en abrégé BPL. Aussi, la normalisation des conditions minimales requises pour garantir le bon fonctionnement des instruments de chromatographie, ainsi que la mise en place de systèmes d'accréditation sont devenus une nécessité pour la quasi totalité des laboratoires concernés. A titre d'exemple, dans l'industrie pharmaceutique, tout médicament subit une série de tests de contrôle de qualité avant sa mise sur le marché. Si l'analyse de ce composé est réalisée par chromatographie liquide haute performance (en abrégé CLHP), il pourra être nécessaire pour le laboratoire de conserver et de pouvoir justifier à tout moment des conditions opératoires utilisées pour l'analyse (débit de pompe, température, détecteur...). L'objet de l'invention est de permettre de contrôler certains des modules de la chaîne de mesure et d'accréditer ses spécifications techniques d'origine ou leurs paramètres d'utilisation dans les conditions réelles en vue de la validation des méthodes d'analyses. Un autre objet de l'invention est de proposer un procédé de contrôle, pouvant être étalonné par les autorités administratives compétentes, compatible avec tous les instruments CLHP et de permettre de ce fait la fourniture d'une certification de ces valeurs. L'invention concerne, en premier lieu, un instrument de chromatographie liquide haute performance muni d'un dispositif de contrôle, ledit instrument étant constitué des moyens suivants reliés en série: une pompe à solvant, un injecteur d'échantillons à analyser, une colonne de chromatographie disposée éventuellement dans un four thermostaté, une cuve de mesure, un détecteur du ou des composés à identifier et un système d'enregistrement de données, caractérisé en ce que ledit dispositif de contrôle comporte: - un module de contrôle du débit de la pompe relié d'une part à un injecteur et d'autre part au détecteur, - un module de contrôle de la pression de la pompe relié à la pompe par l'intermédiaire d'un capteur de pression, - lesdits modules de contrôle étant reliés à l'injecteur par l'intermédiaire d'un sélecteur de voies, - et lorsque ledit détecteur est constitué d'un monochromateur et d'une cellule opto-électronique éventuellement un détecteur de contrôle relié, à la sortie du monochromateur à tester, par un moyen d'acheminement de l'onde électromagnétique. Elle a également pour objet un procédé pour contrôler le fonctionnement d'un instrument, notamment de la pompe de solvant et du détecteur, caractérisé en ce que, a, l'on injecte vers un circuit, de volume V1, du module de contrôle du débit de la pompe, un composé étalon, et l'on mesure le temps tl jusqu'à la détection puis on injecte vers le circuit, de volume V2, du module de contrôle du débit de la pompe le même composé étalon et l'on mesure le temps t2 jusqu'à la détection et l'on calcule le débit de la pompe, en ce que dans une seconde étape b, on dirige, vers un circuit restricteur de pression du module de contrôle de la pression le flux de la pompe et l'on mesure la pression au capteur, puis on modifie le débit et l'on mesure à nouveau la pression au capteur, éventuellement après la première mesure, on dirige successivement le flux de la pompe vers un ou plusieurs autres restricteurs de pression de capacité différente et l'on mesure à nouveau la pression au capteur, et en ce que dans une troisième étape, c, on vérifie le détecteur par injection d'une solution déterminée ou lorsque le détecteur à tester comporte un monochromateur, on fixe le monochromateur de contrôle à la longueur d'onde donnée, on dirige l'onde électromagnétique vers ledit monochromateur de contrôle et l'on vérifie la réponse de la cellule opto- électronique, lesdites étapes a, b, et c, pouvant être interverties et/ou les étapes a et b pouvant être effectuées simultanément et les données acquises par les différentes mesures éventuellement traitées par une unité informatique. L'invention concerne enfin les moyens de contrôle destinés à mettre en oeuvre le procédé de contrôle et à être utilisés dans un instrument de chromatographie liquide haute performance. Par moyens de contrôle, on entend les modules de contrôle de la pompe, le détecteur de contrôle, éventuellement les modules de contrôle de la température du four, du système d'enregistrement de données, de l'injecteur. L'invention a enfin pour objet un détecteur de contrôle d'un monochromateur constitué d'un monochromateur de contrôle relié, à son entrée, à la sortie du monochromateur à tester, par l'intermédiaire d'une fibre optique et à sa sortie à une cellule optoélectronique. Le fonctionnement d'un instrument CLHP s'effectue de façon connue de la manière suivante: La pompe prélève le solvant dans un ballon et le pousse dans le circuit à un débit choisi. L'injecteur permet d'introduire un volume donné de chaque échantillon à analyser dans le circuit. Le solvant poussé par la pompe amène l'échantillon jusqu'à la colonne d'analyse, éventuellement thermostatée à une température fixée par un four à colonne. Les différents composants de l'échantillon sont séparés par la colonne remplie d'un support approprié. A la sortie de la colonne les composés, les uns après les autres, sont dirigés par le solvant vers le détecteur en passant dans une cuve de mesure. La présence et la quantité de chaque composé est analysée par le détecteur dont la cellule opto-électronique fournira un signal électrique proportionnel à la quantité détectée par celle-ci. Cette variation de signal dans le temps est éventuellement récupérée par un moyen informatique d'acquisition et de traitement de données. En résumé, l'instrument de mesure présente le schéma suivant: solvantpompe - injecteur- colonne (four) - détecteur - système d'enregistrement de données. Les moyens permettant de diriger le flux liquide vers les modules de contrôle sont de façon connue des vannes de distribution multivoies. En général, l'injecteur du module de contrôle est celui du chromatographe. Selon une variante avantageuse de l'invention, le module de contrôle du débit de la pompe est constitué d'au moins deux circuits en parallèle, reliés en amont par l'intermédiaire d'un sélecteur de voies et interconnectés en aval, lesdits circuits présentant des volumes différents. En général, on choisira des circuits dont les volumes sont des multiples les uns des autres. Par exemple, si le premier circuit a un volume V1, le second circuit aura un volume 2V1 et le troisième circuit 4V1, etc... De façon préférée, le module de contrôle du débit comportera deux circuits de volume V1 et 2V1. A partir de l'injecteur, deux injections sont réalisées. Le temps mis à chaque fois par le composé pour être détecté permettra de calculer le débit par la formule: Débit = (V2 NV1 / t2-tl) Selon une autre variante avantageuse, le module de contrôle de la pression de la pompe est constitué d'au moins un restricteur de pression. Toutefois, il est préférable afin de déterminer avec plus de précision la pression de la pompe que le module de contrôle soit constitué d'au moins deux restricteurs de pression, en parallèle, de capacité différente reliés en amont par l'intermédiaire d'un sélecteur de voies et interconnectés en aval. De façon connue, un monochromateur est un dispositif qui permet d'extraire d'un rayonnement polychromatique un faisceau ne comportant que des radiations électromagnétiques comprises dans un intervalle étroit de longueur d'ondes. Ce système constitue la base des détecteurs à rayonnements électromagnétiques (ultraviolets, visibles, fluorescence) utilisés pour l'analyse de composés chimiques. L'onde électromagnétique émise par le monochromateur traverse le flux liquide, passant dans la cuve de mesure, qui est supposé transporter le composé à détecter et qui absorbe l'onde électromagnétique qui a été définie. La cellule opto-électronique renvoie un signal électrique proportionnel à l'absorption du composé. Le moyen d'acheminement permettant de récupérer l'onde électromagnétique émise par le monochromateur à tester est de préférence une fibre optique placée de façon réversible devant la sortie dudit monochromateur. L'onde traverse le monochromateur de contrôle qui a été calibré à une longueur d'onde définie et, qui n'est transparent à l'onde provenant du monochromateur à tester que si celle-ci correspond à la longueur d'onde à laquelle le monochromateur de contrôle a été réglé par balayage. Dans ce cas, celle-ci excite une cellule photo-électrique placée à la sortie du monochromateur de contrôle. Eventuellement, l'instrument CLHP comporte également des modules de contrôle de la température du four et/ou un module de contrôle de l'injecteur et/ou un module de contrôle du système d'enregistrement de données. Chaque module de contrôle est de préférence relié à un moyen informatique d'acquisition et de traitement des données qui enregistre, après calcul, les données de mesure. Le signal de sortie du détecteur est un signal analogique qui doit être numérisé pour être stocké sur informatique. La conversion de ce signal fait appel à un convertisseur analogique/numérique qui découpe le signal par palier pour le numériser (méthode tension/fréquence). Pour bien fonctionner un convertisseur doit posséder une bonne résolution et être capable de prendre un nombre important de points par seconde. L'acquisition de données est contrôlée par un boîtier électronique qui génère une série de chromatogrammes calibrés, éventuellement par un organisme officiel, en différents temps et de différents niveaux. Ce boîtier se substitue, dans un premier temps, au détecteur et simule le signal normalement envoyé au système d'enregistrement de données. Ces signaux calibrés sont comparés à ceux indiqués par le système d'enregistrement de données. Par le procédé, qui va être décrit plus en détail ci-après, il sera ainsi possible de contrôler par ce moyen informatique les différents composants de l'instrument CLHP. L'invention va maintenant être décrite en liaison avec les figures 1 à 4, annexées, qui sont relatives à des variantes particulières de l'instrument de chromatographie liquide haute performance selon l'invention. - La figure 1 est une vue schématique de la chaîne de mesure CLHP constituant l'instrument selon l'invention. - La figure 2 est une vue schématique d'un module de contrôle du débit et de pression de la pompe. - La figure 3 est une vue schématique d'un autre module de contrôle du débit et de la pression de la pompe. - La figure 4 est une vue schématique du monochromateur à tester et du monochromateur de contrôle. Selon la figure 1, l'instrument CLHP 1 comporte une pompe 2, reliée à un réservoir de solvant 3. Un injecteur de composés 4 est relié au circuit de sortie de la pompe permettant d'introduire dans le circuit les échantillons à analyser. Une vanne de distribution 5 permet de diriger le fluide, soit vers le circuit CLHP, comportant en série une colonne 6, logée dans un four thermostaté 7, puis un détecteur 8 formé d'un monochromateur 9 séparé de la cellule opto-électronique 11 par le circuit traversant une cuve de mesure 10; soit vers le module de contrôle débit/pression 13. La cellule opto-électronique est reliée à un système d'enregistrement de données 12. Le module de contrôle du débit et de la pression de la pompe 13 qui est détaillée à la figure 2 décrite ci-après comporte un capteur de pression 14 et deux vannes de sélection six voies 15 et 16 reliées par six boucles. Ce module est relié d'une part à la sortie de l'injecteur 4 par la vanne 5 et d'autre part, au détecteur 8 par l'intermédiaire de la vanne 17. Il est également relié électroniquement à la station informatique 20. Le détecteur de contrôle 18 décrit plus en détail à la figure 4, est relié à sa sortie à la sortie du monochromateur à tester 9 par l'intermédiaire d'une fibre optique 19 et à la station informatique 20. Un boîtier électronique 21 permettant de contrôler le système d'enregistrement de données relie électroniquement le système 12 à la station 20 en plus du fait que le système 12 soit directement relié à la station 20. Le module de contrôle 22 de la figure 2 est constitué de deux vannes 23, 24, l'une 23 reliée au capteur étalon 25 (lui-même relié à la vanne ), l'autre 24 au circuit du chromatographe en amont du détecteur, par un sélecteur 2/3 voies 17 (non figuré), par l'intermédiaire d'un orifice central respectivement 26 et 27. Les deux vannes comportent chacune six orifices périphériques respectivement 28 et 29 disposés régulièrement sur une circonférence dont le centre est l'orifice central. Par une face de la vanne, chaque orifice périphérique 28 est relié à un orifice correspondant 29 de l'autre vanne par une boucle creuse permettant le passage du fluide. Les boucles au nombre de six sont en premier lieu une boucle 30 de dérivation puis deux boucles 31, 32 de volume V1 et V2 pour mesurer le débit et enfin trois boucles 33, 34, 35 comportant chacune un restricteur de pression. Ces orifices périphériques de chaque vanne sont reliés d'une part au capteur-étalon, d'autre part au sélecteur 2/3 voies 17 par deux sélecteurs 36, 37 synchronisés pivotant et fixés à l'orifice central respectif. Selon la figure 3, le module de contrôle comprend une vanne 39 pourvue de six orifices 40 périphériques disposés régulièrement sur une circonférence. Deux paires d'orifices adjacents situées symétriquement par rapport à la ligne passant par les deux orifices restant sont reliées chacune par l'intermédiaire d'une boucle 41, 42 respectivement de volume V1 et V2 tandis que les deux orifices restant, diamétralement opposés, sont reliés d'une part au détecteur et d'autre part au capteur-étalon 43 comme dans le module de la figure 2. Un sélecteur de voie à trois branches 44 situées sur la même circonférence que les orifices et pivotant permet de sélectionner le circuit de volume V1 ou le circuit de volume V2. Selon la figure 4, la fente de sortie 45 du monochromateur à tester 9 est reliée à un monochromateur de contrôle 18 par une fibre optique 19 qui conduit l'onde électromagnétique à la fente d'entrée 46, puis à un montage de miroirs associés à un réseau actionné par un moteur pas à pas 47 (montage de Czerny-Turner) et enfin à une fente de sortie 48 qui amène l'onde électromagnétique à une cellule optoélectronique 49 reliée à la station informatique 20 qui pilote le réseau. Selon un procédé selon l'invention, le contrôle du fonctionnement du système d'enregistrement de données par informatique peut s'effectuer de la façon suivante: Le module de contrôle génère: a) une série de pics égaux en hauteur, les surfaces de pic, hauteur de pic et temps au sommet du pic, étant calibrés, pour évaluer la répétabilité, b) une gamme étalon de pics de hauteur variable progressivement dans le temps pour évaluer la linéarité du convertisseur analogique/numérique. Pour un débit de la pompe fixé, à partir de l'injecteur on introduit un composé étalon et l'on mesure, pour l'un des volumes du module de contrôle du débit de la pompe, le temps de parcours du composé. Puis l'on répète la même opération en choisissant le second volume du module de contrôle. Des injections, répétées dans le temps, permettent d'apprécier la régularité et l'exactitude du débit. On répète la même opération en dirigeant, au moyen de la vanne de distribution appropriée, le flux de liquide comportant l'étalon vers le module de contrôle de pression de la pompe. Les pressions mesurées au capteur seront comparées aux pressions affichées par la pompe testée pour vérifier l'exactitude et la stabilité. Le contrôle du détecteur s'effectue dans le cas général par la sélection d'une des boucles du module de contrôle (boucle de dérivation éventuellement), puis en injectant des solutions étalons dans le circuit. A partir de la droite de calibration obtenue (surface ou hauteur/concentration) et en la comparant à la droite théorique obtenue par le générateur des pics calibrés, on peut en déduire la variation de la réponse du détecteur. Dans le cas o le détecteur est constitué d'un monochromateur, un contrôle complémentaire s'effectue par le monochromateur de contrôle selon le schéma de la figure 4 notamment. Par des moyens appropriés, le procédé peut éventuellement permettre de contrôler la température du four par une sonde et/ou l'injecteur et/ou le système d'enregistrement des données. REVENDICATIONS 1. Instrument de chromatographie liquide haute performance muni d'un dispositif de contrôle, ledit instrument étant constitué des moyens suivants, reliés en série: une pompe à solvant (2), un injecteur d'échantillons à analyser ( 4), une colonne de chromatographie (6) disposée, éventuellement, dans un four (7) thermostats, une cuve de mesure, un détecteur du ou des composés à identifier (8), un système d'enregistrement de données (12) caractérisé en ce que ledit dispositif de contrôle comporte: - un module de contrôle (13) du débit de la pompe, relié d'une part à un injecteur et, d'autre part au détecteur, - un module de contrôle (13) de la pression de la pompe, relié à la pompe par l'intermédiaire d'un capteur de pression, - lesdits modules de contrôle étant reliés à l'injecteur par l'intermédiaire d'un sélecteur de voies (5), - et lorsque ledit détecteur est constitué d'un monochromateur (9) et d'une cellule optoélectronique (11), éventuellement un détecteur de contrôle (18), relié à la sortie du monochromateur à tester par un moyen d'acheminenent de l'onde électromagnétique. 2. Instrument selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module de contrôle du débit de la pompe est constitué d'au moins deux circuits en parallèle (31,32), reliés en amont par l'intermédiaire d'un sélecteur de voies (36) et interconnectés (37) en aval, lesdits circuits présentant des volumes différents. 3. Instrument selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module de contrôle de la pression de la pompe est constitué d'au moins un restricteur de pression (33). 4. Instrument selon la revendication 3, caractérisé en ce que le module de contrôle de la pression de la pompe est constitué d'au moins deux restricteurs de pression (33,34,35) en parallèle de capacité différente, reliés en amont par l'intermédiaire d'un sélecteur de voies (36) et interconnectés (37) en aval. 5. Instrument selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le module de contrôle du débit et de la pression de la pompe est constitué de deux ou plusieurs circuits, en parallèle, pour contrôler le débit, interconnectés en aval et de deux ou plusieurs circuits, en parallèle, pour contrôler la pression de la pompe, lesdits circuits étant reliés en amont, par l'intermédiaire d'un capteur de pression et d'un sélecteur de voies, à l'inj ecteur. 6. Instrument selon la revendication 1, comportant un monochromateur (9), une cuve de mesure (10) et une cellule optoélectronique (11), caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur de contrôle (18) constitué d'un monochromateur de contrôle (47) et d'une cellule optoélectronique (49), le monochromateur de contrôle étant relié à la sortie du monochromateur à tester par un moyen d'acheminement de l'onde électromagnétique. 7. Instrument selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen d'acheminement de l'onde électromagnétique est une fibre optique. 8. Instrument selon l'une des revendication 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle comprend un module de contrôle de la température du four et/ou un module de contrôle de l'injecteur et/ou un module de contrôle du système d'enregistrement de données. 9. Instrument selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le module de contrôle du débit de la pompe, le module de contrôle de la pression de la pompe, le détecteur, éventuellement le module de contrôle de la température du four, et le module de contrôle de l'injecteur et le module de contrôle du système d'enregistrement des données sont reliés à un moyen informatique d'acquisition et de traitement des données. 10. Procédé pour contrôler le fonctionnement d'un instrument, notamment la pompe de solvant, selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que (a) l'on injecte vers un circuit de volume V1 du module de contrôle du débit de la pompe, un composé étalon et que l'on mesure le temps tl jusqu'à la détection, puis on injecte, vers le circuit de volume V2 du module de contrôle du débit de la pompe, le même composé étalon et l'on mesure le temps t2 jusqu'à la détection et l'on calcule le débit de la pompe, et caractérisé en ce que dans une seconde étape (b), on dirige, vers un circuit restricteur de pression du module de contrôle de la pression le flux de la pompe et l'on mesure la pression au capteur, puis on modifie le débit et l'on mesure à nouveau la pression au capteur, ou, éventuellement, après la première mesure on dirige successivement le flux de la pompe vers un ou plusieurs autres restricteurs de pression de capacité différente et l'on mesure à nouveau la pression au capteur, et en ce que dans une troisième étape (c), lorsque le détecteur comporte un monochromateur, on fixe le monochromateur à tester à une longueur d'onde donnée, on dirige l'onde électromagnétique vers ledit monochromateur de contrôle et éventuellement par balayage, l'on vérifie la réponse de la cellule opto- électronique, lesdites étapes (a), (b), (c) pouvant être interverties et/ou les étapes (a) et (b) pouvant être effectuées simultanément et les données acquises par les différentes mesures éventuellement traitées par une unité informatique. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'on mesure la température du four et/ou l'on contrôle l'injecteur et/ou l'on contrôle le système d'enregistrement de données. 12. Moyens de contrôle de la pompe, du détecteur éventuellement de la température du four, du système d'enregistrement de données, de l'injecteur tels que décrits aux revendications 1 à 9, destinés à être utilisés pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 10 ou 11 ou à être utilisés dans un instrument de chromatographie liquide haute performance selon l'une des revendications 1 à 9.