Brevet FR2790315A1 — publié le 20000901

L'invention concerne la préparation d'échantillons à des fins d'analyse au moyen d'une plaque d'extraction. De façon connue, les plaques d'extraction sont des consommables de préparation d'échantillons composés par exemple de quatre-vingt-seize minicolonnes assemblées dans la géométrie d'une plaque de microtitration (8 x 12, entraxe 9 mm). Les minicolonnes contiennent une phase stationnaire sous forme de poudre ou de disque. Dans des protocoles courants de préparation d'échantillons, les solvants (de conditionnement, lavage, élution) et l'échantillon doivent traverser la phase stationnaire, avec un débit contrôlé. L'utilisation manuelle de ces plaques peut se faire au moyen d'une boîte à vide, qui fait étanchéité avec les bords de la plaque, en appliquant une dépression au pied des quatre-vingt-seize colonnes simultanément. Les différents liquides (solvants ou échantillons) sont distribués dans les colonnes et aspirés à travers la phase stationnaire par cette dépression. Dans la boîte à vide, l'espace situé sous la plaque d'extraction permet de placer un réceptacle qui recueille les solvants et les échantillons ayant traversé la phase. Lorsque les solvants de conditionnement, de lavage ainsi que les échantillons (dans la plupart des cas) sont jetés, on place un réceptacle jetable n'ayant qu'une seule cavité de grand volume (évier). Lorsque les solvants d'élution et les échantillons (dans quelques rares cas) sont recueillis pour traitement et/ou analyse, on place une plaque de collecte munie de quatre-vingt-seize puits individuels de 0,3, 1 ou 2 ml. Les inconvénients sont les suivants: Le vide étant appliqué simultanément aux quatre- vingt-seize colonnes, l'air s'écoule préférentiellement par les colonnes vides ou ayant reçu un liquide de plus faible viscosité. Ainsi, dans la pratique, il est impossible de faire passer un échantillon de sérum ou de plasma à travers la phase si l'on n'utilise que partiellement la plaque. C'est pourquoi certains fabricants recommandent de couvrir sélectivement les puits non utilisés avec une feuille, mais cela n'est pas très pratique. De même, si l'on charge les quatre-vingt- seize puits avec des échantillons de viscosité variable (ce qui est souvent le cas: sérum/plasma venant de sujets différents ou ayant été prélevés plus ou moins récemment), les échantillons les moins visqueux passent plus vite, et lorsque ces colonnes se sont vidées et que l'air passe librement à travers la phase, les autres colonnes restent bloquées. Dans ce cas, il est impossible d'utiliser une feuille. Pour arriver à compenser ce phénomène, il faudrait arriver à maintenir le niveau de vide sous la plaque malgré les nombreuses " fuites " que représentent les colonnes vides, ce qui nécessiterait une puissance de pompage très importante (en débit). Par ailleurs, lorsque le liquide a traversé la phase stationnaire, un courant d'air continue à la traverser jusqu'à ce que l'étape soit finie pour toutes les colonnes. Cela a tendance à sécher la phase. Ce phénomène peut être recherché dans certains cas (séchage avant élution par exemple), mais dans la plupart des cas c'est un inconvénient (déconditionnement de la phase). L'augmentation du débit de pompage (mentionnée comme remède éventuel au point précédent) aggraverait ce phénomène. Un but de l'invention est de fournir un dispositif de préparation d'échantillons permettant l'extraction à travers les colonnes quelles que soient les différences entre les substances contenues dans les colonnes, et permettant l'extraction lorsque certaines colonnes sont vides, et ce sans risquer de sécher la phase. En vue de la réalisation de ce but, on prévoit selon l'invention un dispositif de préparation d'échantillons à des fins d'analyse, comprenant une plaque présentant plusieurs colonnes comprenant chacune un produit, une source de vide, et une aiguille d'injection, et comprenant une feuille apte à recouvrir la plaque en obturant une extrémité supérieure des colonnes de façon étanche lorsqu'une extrémité inférieure des colonnes est en communication avec la source de vide, même après que la feuille a été percée par l'aiguille. Le terme de feuille utilisé dans le cadre de la présente invention désigne une sorte de plaque d'épaisseur relativement faible, réalisée en un matériau lui assurant une souplesse et une élasticité suffisantes pour pouvoir être aisément percée une ou plusieurs fois par une aiguille, et dont l'orifice de perforation est apte à se refermer de façon étanche après retrait de l'aiguille. Ce type de matériau est par exemple utilisé pour réaliser des bouchons qui portent souvent le nom de septum. Sous l'action de la dépression, la feuille se plaque fortement sur la plaque d'extraction et vient faire joint avec le dessus des colonnes (auto- étanchéité) de façon quasiment étanche, une petite fuite étant admissible. La dépression au pied des colonnes peut ainsi être maintenue à un niveau élevé sans puissance de pompage très importante. Pour injecter un liquide dans une colonne, l'aiguille perce la feuille puis pénètre dans la colonne et y injecte le liquide. L'aiguille présente sur sa face externe un sillon permettant le passage de l'air à travers la feuille, de sorte que le liquide est aspiré à travers la phase par dépression. Tout se passe alors comme si le vide n'était appliqué qu'aux colonnes dans lesquelles le dispositif est en train de distribuer du liquide. Il est à noter que ce sillon d'équilibrage des pressions peut être remplacé par un conduit cylindrique central ou annulaire périphérique relié à une source de gaz permettant de remplir la même fonction. Les avantages sont les suivants: - les échantillons de viscosité élevée (par exemple plasma bovin non dilué) peuvent être chargés sans difficulté; les performances sont exactement les mêmes que la plaque soit utilisée partiellement ou totalement; et - une fois que le solvant est passé, le flux d'air à travers la phase est stoppé (absence de déconditionnement). Après distribution du liquide, l'aiguille se retire de la feuille, laquelle se referme de façon sensiblement étanche en dépit de la dépression dans la colonne. La feuille sera de préférence un consommable, jetée à l'issue du protocole de préparation d'échantillons. Avantageusement, le dispositif comporte un élément d'appui présentant des orifices et apte à recouvrir la feuille de sorte que les orifices sont en coïncidence avec les colonnes. Cet élément améliore l'étanchéité de la feuille sur la plaque et empêche que la sortie de l'aiguille ne soulève la feuille. Avantageusement, la plaque et l'élément d'appui comprennent des moyens de centrage mutuel. Avantageusement, le dispositif est agencé pour mettre une colonne en communication avec l'air ambiant à travers la feuille traversée par l'aiguille. Par exemple, le dispositif pourra être agencé pour relier l'aiguille à une source d'air pour amener de l'air dans la colonne après l'injection de liquide. Avantageusement, l'aiguille est agencée de sorte que la communication se fait à l'extérieur de l'aiguille. Ainsi l'air ambiant sert de source d'air directe. Avantageusement, l'aiguille présente un sillon longitudinal. Ce sillon permet l'amenée d'air ambiant dans la colonne, mettant celle-ci à la pression atmosphérique, en vue d'une aspiration du liquide par la source de vide. Avantageusement, le dispositif comprend un support apte à supporter la plaque au-dessus d'au moins un récipient apte à communiquer avec la source de vide. Avantageusement, la plaque est montée mobile à coulissement vertical sur le support entre une position basse dans laquelle une embouchure supérieure du récipient est en communication d'air seulement avec la plaque, et une position haute dans laquelle l'embouchure est en communication avec l'air ambiant entre le récipient et la plaque. Ce récipient peut être un évier ou un récipient de collecte à colonnes individuelles. Avantageusement, le dispositif comprend des moyens de rappel de la plaque depuis la position basse jusqu'à la position haute, ces moyens étant aptes à générer une force de rappel d'intensité suffisamment faible pour que ces moyens soient inopérants lorsque la plaque en position basse est en communication avec la source de vide via le récipient. La plaque est donc maintenue en position basse par la source de vide. La suppression de la communication avec celle-ci produit à terme la remontée de la plaque. Avantageusement, le dispositif comprend un bras apte à faire passer la plaque de la position haute à la position basse à l'encontre des moyens de rappel. Avantageusement, le dispositif comprend deux récipients, la plaque étant montée mobile à coulissement horizontal afin de pouvoir s'étendre au-dessus de l'un quelconque des récipients. Avantageusement, le dispositif comprend un bras apte à solliciter la plaque à coulissement horizontal pour la placer au-dessus de l'un quelconque des récipients. On peut ainsi automatiser l'ensemble du protocole. Avantageusement, le bras comprend l'aiguille. On prévoit également selon l'invention un procédé de préparation d'échantillons à des fins d'analyse au moyen du dispositif de l'invention comprenant les étapes consistant à: - recouvrir la plaque au moyen de la feuille; - mettre l'extrémité inférieure des colonnes en communication avec la source de vide; - percer la feuille en regard d'une des colonnes au moyen de l'aiguille, injecter un deuxième produit dans la colonne et mettre la colonne en communication avec une source d'air. Avantageusement, on injecte le deuxième produit dans la colonne à travers la feuille au moyen de l'aiguille et on maintient l'aiguille à travers la feuille après l'injection. On fait ainsi entrer de l'air atmosphérique dans la colonne au travers du sillon de l'aiguille, ce qui assure que tout le liquide est aspiré par la source de vide. On prévoit en outre selon l'invention un procédé de préparation d'échantillons à des fins d'analyse, dans lequel: - on dispose d'une plaque présentant plusieurs colonnes comprenant chacune un premier produit; - on recouvre la plaque avec une feuille; - on met une extrémité inférieure des colonnes en communication avec une source de vide; et - on perce la feuille en regard d'une des colonnes au moyen d'une aiguille d'injection, on injecte un deuxième produit dans la colonne et on met une extrémité supérieure de la colonne en communication avec une source d'air, la feuille étant apte à obturer l'extrémité supérieure des colonnes de façon étanche, même après que la feuille a été percée lorsque les colonnes sont en communication avec la source de vide. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description suivante d'un mode préféré de réalisation et d'une variantes donnés à titre d'exemple non limitatif. Aux dessins annexés: - la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un dispositif selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du dispositif de la figure 1; - les figures 3 et 4 sont des vues à plus grande échelle d'un détail de la figure 2, respectivement avec la plaque en position haute et en position basse; - la figure 5 est une vue en coupe transversale du dispositif de la figure 1; - la figure 6 est une vue en coupe longitudinale locale du dispositif de la figure 1 au niveau de la plaque et de la feuille; - la figure 7 est une vue en coupe transversale de l'aiguille du dispositif de la figure 1; - la figure 8 est une vue analogue à la figure 3 montrant une variante de réalisation; et - la figure 9 est une vue d'un détail de la figure 8. Dans le mode de réalisation illustré aux figures 1 à 7, le dispositif selon l'invention comprend une plaque d'extraction 2 d'un type connu en soi, présentant des colonnes 4, ici au nombre de quatre-vingt- seize, disposées suivant une matrice 8 x 12, chaque colonne comprenant une phase stationnaire 6 sous la forme d'une poudre ou d'un disque. Cette plaque 2 a une forme générale de parallélépipède rectangle légèrement moins haut que large et trois fois plus long que haut. Le dispositif comporte un feuille ou feuille souple élastique 8 en élastomère et/ou en un matériau du type septum. Cette feuille 8 a en plan une forme rectangulaire. Le dispositif comporte une aiguille 10 montée sur un bras non illustré et agencée pour être mobile suivant trois axes X, Y et Z perpendiculaires les uns aux autres. L'agencement pour donner à l'aiguille 10 cette mobilité est connu en soi, par exemple du document EP-0 180 511. Le dispositif comprendra avantageusement deux, quatre ou huit aiguilles 10 de ce type mobiles d'un seul bloc et parallèles entre elles afin de travailler simultanément. Le dispositif comporte en outre une source de vide 11 illustrée de façon schématique à la figure 2 et pouvant fournir une dépression pouvant aller jusqu'à 0,65.105 Pa. La feuille 8 est apte à être percée par les aiguilles 10 au moyen d'un effort modéré pouvant être fourni par le bras du dispositif. Elle est ici choisie de sorte que même après cinq ou six passages d'aiguille, elle se referme et reste suffisamment étanche à l'air lorsqu'elle est soumise à une dépression de 0,65.105 Pa. Sa résistance chimique est suffisante pour qu'elle résiste le temps d'un protocole aux solvants usuels en matière de préparation d'échantillons. La feuille 8 est ici un consommable jeté à l'issue du protocole. Le dispositif comporte en outre une plaque d'appui 12, ici en métal pour être suffisamment lourde. Cette plaque d'appui 12 a en plan la même forme générale que la plaque d'extraction 2 et présente des conduits cylindriques 14 de même forme et de même disposition que les colonnes 4 de sorte que les conduits 14 coïncident coaxialement avec les colonnes 4 lorsque la plaque d'appui 12 recouvre la feuille 8. La plaque d'appui 12 présente des rebords 16 recouvrant latéralement les faces externes de la plaque d'extraction 2 pour leur centrage mutuel. La plaque d'appui 14 maintient en place la feuille 8 sur la plaque d'extraction 2 et améliore l'étanchéité de leur liaison. En référence à la figure 7, chaque aiguille 10 a une pointe effilée non illustrée en vue de percer la feuille 8. Elle présente en outre un sillon longitudinal ou rainure 18 s'étendant le long de l'aiguille. Lorsque l'aiguille 10 traverse la feuille 8, ce sillon assure une communication d'air entre l'intérieur de la colonne 4 et l'air ambiant, mettant ainsi l'intérieur de la colonne à la pression atmosphérique. Pour injecter un liquide tel qu'un réactif ou un échantillon dans une colonne 4, le dispositif commande l'aiguille 10 de sorte que sa pointe pénètre dans le conduit 14 associé, puis perce la feuille 8 et pénètre dans la colonne. La source de vide 11 est en fonctionnement et connectée aux extrémités inférieures de toutes les colonnes 4 comme on le verra plus loin. Elle crée une dépression dans toutes les colonnes. Toutefois cette dépression ne génère pas un flux d'air ou de liquide dans toutes les colonnes. En effet, pour les colonnes en regard desquelles la feuille 8 n'a pas été percée, l'obturation étanche de la feuille sur l'extrémité supérieure de la colonne interdit tout flux de fluide. Pour les colonnes 4 en regard desquelles la feuille 8 a déjà été percée mais dont l'aiguille est absente, la feuille s'est refermée élastiquement de sorte qu'on se retrouve dans la situation d'obturation étanche précitée. Pour chaque colonne dans laquelle s'étend une aiguille, le sillon 18 de l'aiguille coopère avec la dépression pour produire un flux d'air atmosphérique entrant dans la colonne 4 par son extrémité supérieure. Ainsi, lorsque l'aiguille injecte un liquide dans la colonne, celui-ci traverse la phase solide 6 comme prévu puis la quantité de liquide excédentaire, voire tout le liquide, est évacué en étant aspiré par la dépression en direction de la source de vide 11. Après l'injection, l'aiguille 10 demeure quelques instants encore dans la colonne pendant que le liquide finit de traverser la phase, afin de continuer à produire le flux d'air. Le dispositif comporte un portoir inférieur 20 et un portoir supérieur 22. Le portoir supérieur 22 comporte deux glissières longitudinales horizontales 24. Un chariot 26 ou coulisseau présente deux gorges 27 longitudinales illustrées à la figure 5 et permettant son montage à coulissement longitudinal horizontal sur les glissières 24. Le dispositif comporte un cadre 28 de forme générale rectangulaire s'étendant sous le chariot 26 et 1l suspendu à ce dernier par des ressorts 30, ici au nombre de quatre, formant ressorts de rappel. Le cadre 28 présente un épaulement 32 s'étendant vers le centre du cadre et sur lequel repose la plaque d'extraction 2 par sa face inférieure avec interposition d'un joint d'étanchéité 34 du cadre. L'ensemble plaque d'extraction 2, feuille 8, plaque d'appui 12 est ainsi mobile à coulissement longitudinal horizontal et à coulissement vertical. Le portoir inférieur 20 comporte deux récipients, un récipient de collecte 36 et un évier 38, se faisant suite longitudinalement, ayant mêmes dimensions générales et situés à un même niveau vertical. Le récipient de collecte 36 présente des colonnes homologues de celles de la plaque d'extraction 2. L'évier 38 présente une unique cavité. Tous deux sont reliés à la source de vide 12 par des conduits 40 obturables à volonté sur commande du dispositif. On suppose que la plaque d'extraction 2 se trouve comme aux figures 3 à 5 au-dessus du récipient de collecte 36. La plaque d'extraction 2 rappelée par les ressorts 30 est alors en position haute. Pour effectuer la préparation, on met en marche la source de vide 11. Puis les aiguilles 10 viennent se placer au-dessus du centre de la plaque d'appui 12 et poussent celles-ci verticalement vers le bas à l'encontre de la force de rappel des ressorts 30 (déplacement Z). Ceci tend les ressorts et désolidarise le cadre 28 du chariot 26. Le cadre 28 vient faire étanchéité avec la face supérieure d'un compartiment 36 du portoir inférieur entourant le récipient de collecte 36, le cadre 28 étant muni à cette fin d'un joint d'étanchéité 38. La plaque d'extraction 2 est alors en position basse. Une dépression se crée très rapidement dans le compartiment qui maintient fermement le cadre 28 et la plaque 2 sur le récipient de collecte 36 bien que les aiguilles cessent leurs sollicitations et s'éloignent alors de la plaque d'appui 12. La force des5 ressorts 30 est choisie de sorte qu'ils sont ainsi inopérants pour rappeler la plaque d'extraction 2 en position haute. On peut alors distribuer des liquides dans la plaque 2 pour leur réception dans le réservoir de collecte 36. A l'issue de l'étape de distribution, on interrompt la communication du récipient de collecte 36 avec la source de vide 11 et on ouvre une vanne d'évent, non illustrée, mettant ce récipient en communication avec l'air atmosphérique. Cela produit la remontée de la plaque d'extraction 2 en position haute sous l'effet des ressorts de rappel 30. En position haute, la plaque d'extraction 2 peut être sollicitée en coulissement horizontal par les aiguilles 10 poussant le chariot 26 pour mettre la plaque d'extraction au choix au-dessus de l'un des deux récipients. Lorsque les colonnes 4 de la plaque d'extraction ont une pointe inférieure faisant saillie de la plaque, en position de collecte, le mouvement de descente de la plaque et du cadre permet également de faire pénétrer la pointe des colonnes dans les puits de collecte, ce qui évite les éclaboussures et les contaminations d'une colonne à l'autre. Les deux récipients 36, 38 peuvent être reliés à la source de vide au moyen d'une électrovanne qui permet de sélectionner le compartiment auquel on applique la dépression. Comme on le voit, le dispositif permet d'automatiser entièrement l'exécution du protocole. L'échantillon peut être traité par le dispositif sans opération manuelle. Le dispositif peut même ramener la plaque d'extraction 2 au-dessus de l'évier 38, et dans cette position le récipient de collecte 36 se trouve à l'air libre et accessible aux aiguilles 10. Le procédé selon l'invention a été décrit comme mis en oeuvre automatiquement par un automate. Toutefois, il peut être aussi mis en oeuvre manuellement par un opérateur disposant d'un récipient 36, d'une source de vide 11, d'une plaque d'extraction 2, de la feuille 8, de la plaque d'appui 12 et de l'aiguille à sillon 10. L'invention permet un gain de temps significatif. Elle est applicable à l'extraction solide-liquide, liquide-liquide et à la filtration. Les figures 8 et 9 présentent une variante de réalisation différant essentiellement du mode décrit ci- dessus par la forme du profil du cadre 28. Alors que dans le mode des figures 1 à 7, le joint 34 s'étend d'un bord externe à un bord interne du cadre, dans cette variante, le joint 34 ne s'étend qu'au voisinage du bord interne. REVENDICATIONS 1. Dispositif de préparation d'échantillons à des fins d'analyse, comprenant une plaque (2) présentant plusieurs colonnes (4) comprenant chacune un produit (6), une source de vide (11), et une aiguille d'injection (10), caractérisé en ce qu'il comprend une feuille (8) apte à recouvrir la plaque (2) en obturant une extrémité supérieure des colonnes (4) de façon étanche lorsqu'une extrémité inférieure des colonnes est en communication avec la source de vide (11), même après que la feuille (8) a été percée par l'aiguille (10) en regard d'au moins une des colonnes. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un élément d'appui (12) présentant des orifices (14) et apte à recouvrir la feuille (8) de sorte que les orifices sont en coïncidence avec les colonnes (4). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la plaque (2) et l'élément d'appui (12) comprennent des moyens de centrage mutuel (16). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est agencé pour mettre une colonne (4) en communication avec l'air ambiant à travers la feuille (8) traversée par l'aiguille (10). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'aiguille (10) est agencée de sorte que la communication se fait à l'extérieur de l'aiguille. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'aiguille (10) présente un sillon longitudinal (18). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un support (22) apte à supporter la plaque (2) au-dessus d'au moins un récipient (36, 38) apte à communiquer avec la source de vide (11). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la plaque (2) est montée mobile à coulissement vertical sur le support (22) entre une position basse dans laquelle une embouchure supérieure du récipient (36, 38) est en communication d'air seulement avec la plaque (2), et une position haute dans laquelle l'embouchure est en communication avec l'air ambiant entre le récipient et la plaque. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de rappel (30) de la plaque (2) depuis la position basse jusqu'à la position haute, ces moyens étant aptes à générer une force de rappel d'intensité suffisamment faible pour que ces moyens soient inopérants lorsque la plaque (2) en position basse est en communication avec la source de vide (11) via le récipient (36, 38). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend un bras (10) apte à faire passer la plaque (2) de la position haute à la position basse à l'encontre des moyens de rappel (30). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend deux récipients (36, 38), la plaque (2) étant montée mobile à coulissement horizontal afin de pouvoir s'étendre au-dessus de l'un quelconque des récipients. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend un bras (10) apte à solliciter la plaque (2) à coulissement horizontal pour la placer au-dessus de l'un quelconque des récipients (36, 38). 13. Dispositif selon la revendication 10 ou 12, caractérisé en ce que le bras (10) comprend l'aiguille. 14. Procédé de préparation d'échantillons à des fins d'analyse au moyen du dispositif de l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: - recouvrir la plaque (2) au moyen de la feuille (8); - mettre l'extrémité inférieure des colonnes (4) en communication avec la source de vide (11); - percer la feuille (8) en regard d'une des colonnes (4) au moyen de l'aiguille (10), injecter un deuxième produit dans la colonne et mettre la colonne en communication avec une source d'air. 15. Procédé selon la revendication 14 et selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'on injecte le deuxième produit dans la colonne (4) à travers la feuille (8) au moyen de l'aiguille (10) et on maintient l'aiguille à travers la feuille après l'injection. 16. Procédé de préparation d'échantillons à des fins d'analyse, caractérisé en ce que: - on dispose d'une plaque (2) présentant plusieurs colonnes (4) comprenant chacune un premier produit (6); - on recouvre la plaque avec une feuille (8); - on met une extrémité inférieure des colonnes (4) en communication avec une source de vide (11); et - on perce la feuille (8) en regard d'une des colonnes (4) au moyen d'une aiguille d'injection (10), on injecte un deuxième produit dans la colonne et on met une extrémité supérieure de la colonne en communication avec une source d'air, la feuille (8) étant apte à obturer l'extrémité supérieure des colonnes (4) de façon étanche après que la feuille a été percée lorsque les colonnes sont en communication avec la source de vide (11).