Brevet FR2843198A1 — publié le 20040206

i DISPOSITIF DE SEPARATION DE CONSTITUANTS D' ECHANTILLONS PAR CHROMATOGRAPHIE LIQUIDE SOUS PRESSION. L'invention concerne un dispositif de séparation des constituants d'un échantillon par chromatographie liquide sous pression, du type connu sous la dénomination OPLC (Over Pressured Layer Chromatography ou Optimum Performance Layer Chromatography). Cette technique consiste à déposer un échantillon à une extrémité d'une couche de pnase stationnaire formée d'une matière appropriée telle que de la poudre ou des particules de gel de silicate, d'alumine, de silicate de magnésium, de cellulose, de polyamide, etc., qui est enfermée de façon étanche entre deux parois pour être soumise à une pression externe appliquée sur ces parois. Les constituants de l'échantillon sont séparés par entraînement dans la phase stationnaire au moyen d'une phase mobile formée par un fluide sous pression. Les parois délimitant la phase stationnaire sont équipées de moyens d'injection de l'échantillon dans la phase stationnaire et d'alimentation de celle-ci en phase mobile, à une première extrémité de la phase stationnaire, et comprennent des moyens de collecte d'échantillon et de phase mobile à l'autre extrémité de la phase stationnaire. Celle-ci peut comprendre une seule voie de traitement d'échantillon, les moyens d'alimentation et de collecte étant formés par des rainures transversales des parois qui débouchent sur les extrémités de la phase stationnaire. En variante, plusieurs voies de traitement parallèles et juxtaposées peuvent être définies dans la phase stationnaire entre des rainures transversales des extrémités des parois, qui forment les moyens d'alimentation et de collecte, les différentes voies de traitement étant séparées les unes des autres par des cloisons longitudinales. Selon les réalisations, la phase stationnaire peut être placée dans une chambre de séparation d'un appareil comprenant des moyens d'alimentation en phase mobile et des moyens de sortie de phase mobile et d'échantillon, ou bien elle peut être logée préalablement dans une cassette que l'on place ensuite dans l'appareil précité. Le débit de phase mobile injecté dans la phase stationnaire se déplace dans celle-ci de façon sensiblement uniforme sauf dans les zones de contact avec des parois latérales qui s'étendent d'une extrémité à l'autre de la phase stationnaire et qui délimitent latéralement la voie de traitement. Dans ces zones, la compression de la phase stationnaire n'est pas la même que dans le reste de la voie de traitement, et la vitesse d'écoulement de phase mobile y est différente, ce qui nuit à l'efficacité de la séparation et à la précision des analyses. Cette situation peut être décrite comme un défaut de linéarité d'un front d'écoulement de la phase mobile dans la phase stationnaire, ce front était sensiblement linéaire sur sa majeure partie et déformé à ses extrémités au niveau des parois latérales par " effet de bord ". L'invention a notamment pour but de remédier à cet inconvénient de façon simple et efficace. Elle a pour objet un dispositif de séparation des constituants d'un échantillon par chromatographie du type OPLC, dans lequel les fronts de constituants d'échantillon sont sensiblement linéaires sur toute leur étendue et notamment à leurs extrémités. Elle propose, à cet effet, un dispositif du type précité comprenant une phase stationnaire formée d'un milieu approprié placé entre deux parois, des moyens d'injection d'un échantillon à une première extrémité de la phase stationnaire, des moyens d'alimentation en phase mobile de cette extrémité de la phase stationnaire et des moyens de collecte de phase mobile et d'échantillon à l'extrémité opposée de la phase stationnaire, au moins une voie de traitement d'échantillon étant définie dans la phase stationnaire entre les moyens d'alimentation et les moyens de collecte, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens d'injection de phase mobile sur les côtés longitudinaux de ladite voie de traitement, à la première extrémité de la phase stationnaire. L'invention permet ainsi de supprimer les effets de bord aux extrémités des fronts de constituants d'échantillon dans la phase stationnaire, puisque les extrémités de ces fronts sont séparées des parois latérales fixes par des écoulements de phase mobile qui sont dépourvus d'échantillon, de sorte qu'une différence de la vitesse d'écoulement le long des parois latérales n'a plus d'incidence sur la séparation des constituants des échantillons. La suppression de ces effets de bord augmente de façon sensible l'efficacité de la séparation et la précision de l'analyse. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens précités d'injection de phase mobile de part et d'autre de la voie de traitement sont formés aux extrémités des moyens d'alimentation de la phase stationnaire en phase mobile. Des rainures transversales ou moyens analogues formés aux extrémités de la phase stationnaire pour l'alimentation en phase mobile, peuvent être prolongés pour former les moyens d'injection situés de part et d'autre de la voie de traitement, de telle sorte que la phase mobile progresse également sur les côtés de la voie de traitement de part et d'autre de celle-ci. En variante, lesdits moyens d'injection de phase mobile peuvent être indépendants d'une rainure transversale formant les moyens d'alimentation de la voie de traitement en phase mobile. L'invention s'applique aussi bien au cas o la phase stationnaire comprend une seule voie de traitement d'échantillon, qu'au cas o elle comprend plusieurs voies parallèles juxtaposées de traitement d'échantillon, séparées longitudinalement les unes des autres par des canaux d'écoulement de phase mobile, qui ont alors une fonction multiple de suppression des effets de bord, de protection des constituants d'échantillon contre l'environnement extérieur et de séparation des différentes voies de traitement. Le dispositif selon l'invention peut être miniaturisé sur des surfaces ayant une épaisseur de quelques microns et une aire comprise entre quelques mm2 et quelques centaines de cm2. L'invention est également applicable au cas o la phase stationnaire forme une colonne cylindrique, les moyens d'injection de phase mobile comprenant alors un canal annulaire qui entoure la surface d'injection d'échantillon dans la phase stationnaire et qui permet de supprimer les effets de bord sur la paroi environnante. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique de dessus d'un dispositif selon l'invention - la figure 2 est une vue schématique de côté du dispositif de la figure 1; - les figures 3 et 4 sont des vues schématiques de dessous de deux feuilles de matière plastique formant une paroi du dispositif des figures 1 et 2; - les figures 5 et 6 sont des vues schématiques partielles à plus grande échelle et en coupe selon les lignes V-V de la figure 3 et VI-VI de la figure 4; - la figure 7 est une vue schématique de dessus d'une variante de réalisation de ce dispositif, comprenant plusieurs voies de traitement parallèles et juxtaposées. Dans les figures 1 à 6, qui représentent de façon très simplifiée un dispositif comprenant une seule voie de traitement d'échantillon, la référence 10 désigne une phase stationnaire, qui est formée d'une couche de matière enfermée entre deux parois 12, 14 en une matière plastique telle par exemple que du poly(tétrafluoroéthylène), la phase stationnaire étant formée de monolithes de poudre ou de particules d'alumine, de gel de silicate, de silicate de magnésium, de cellulose, de polyamide, etc. De façon préférée, la phase stationnaire 10 et les parois 12, 14 se présentent sous forme d'une cassette fermée de façon étanche, que l'on place dans un appareil approprié permettant d'exercer une pression externe P sur les parois 12 et 14, comme indiqué par les flèches en figure 2. En variante, la couche de phase stationnaire 10 peut être placée à l'intérieur d'un appareil qui comporte les parois 12,14. Des moyens d'alimentation en phase mobile, d'injection d'échantillon et de collecte de phase mobile et d'échantillon sont associés aux extrémités longitudinales opposées de la phase stationnaire 10, comme décrit plus en détail ci-dessous. Les moyens d'alimentation en phase mobile comprennent une pompe 16 ou autre moyen analogue de mise en pression, dont l'entrée 18 est reliée à un réservoir de phase mobile (ici un liquide approprié) et dont une sortie 20 est reliée à une rainure transversale 22 qui est formée par exemple dans la paroi supérieure 12 et qui débouche au voisinage des parois latérales délimitant la phase stationnaire 10, pour un écoulement de phase mobile le long des parois latérales de la phase stationnaire 10. Une autre sortie 23 des moyens 16 de mise en pression alimente des moyens 24 d'injection d'un échantillon complexe E dont on veut séparer les constituants par chromatographie OPLC. La sortie 26 des moyens d'injection 24 débouche dans une autre rainure transversale 28 de la paroi supérieure 12, qui répartit de façon uniforme le débit de la phase mobile et d'échantillon sur presque toute la largeur de la phase stationnaire , la rainure 28 se terminant à faible distance des parois latérales 36. A l'extrémité opposée de cette phase stationnaire, une autre rainure transversale 30 est formée dans la paroi supérieure 12 et débouche à l'extérieur de celle-ci par un orifice pour être reliée à des moyens 32 de sortie de phase liquide et éventuellement de constituants d'échantillon. Cette rainure 30 s'étend sur sensiblement toute la largeur de la phase stationnaire 10. D'autres moyens, non représentés, peuvent être prévus pour régler les débits d'alimentation et de collecte de phase liquide et la pression externe P appliquée à la phase stationnaire 10. Lors du fonctionnement de ce dispositif, le débit de phase mobile progresse de façon uniforme d'une extrémité à l'autre de la phase stationnaire 10 comme indiqué par les flèches 34, sauf au voisinage des parois latérales 36 entre lesquelles est enfermée la phase stationnaire 10 et qui délimitent la voie de traitement de l'échantillon E. L'invention prévoit de faire s'écouler un courant de phase mobile dépourvue d'échantillon le long des parois 36, comme indiqué par les flèches 38, de la rainure d'alimentation 22 jusqu'à la rainure de collecte 30, pour supprimer les effets de bord aux extrémités des fronts de constituants d'échantillon dans la phase stationnaire. Pour cela, la rainure transversale d'alimentation 22 est prolongée audelà des extrémités de la rainure 28 de distribution de phase mobile et d'échantillon, et ses extrémités 40 s'étendent au voisinage immédiat et le long des parois latérales 36, sensiblement jusqu'au niveau de la rainure transversale 28 de distribution d'échantillon, et forment des moyens d'injection de phase mobile orientés parallèlement aux parois latérales 36 en direction de la rainure transversale de collecte 30, pour un écoulement de phase mobile sur les parois latérales 36. Cet écoulement ne participe pas à la séparation des constituants de l'échantillon dans la phase stationnaire et ne contient pas d'échantillon, et se déplace plus vite ou moins vite que la phase mobile dans le reste de la phase stationnaire, mais supprime les effets de bord précités et protège la voie de traitement contre l'environnement extérieur. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention et comme représenté schématiquement aux figures 2 à 6, l'une des parois, par exemple la paroi supérieure 12 est formée de deux feuilles superposées 42, 44 de matière plastique telle que du TEFLON (poly(tétrafluoroéthylène)) dans lesquelles sont formés les rainures 22, 28 et les orifices d'injection correspondants. La face inférieure ou face de dessous de la feuille supérieure 42 est représentée en figure 3 et celle de la feuille inférieure 44 est représentée en figure 4. La rainure 22 est formée dans la face inférieure de la feuille supérieure 42 le long d'un bord transversal, et est alimentée en son milieu par un orifice traversant 46 de la feuille 42, comme représenté. Les extrémités 48 de la rainure 22 s'étendent perpendiculairement à cette rainure en direction de l'autre bord transversal de la feuille 42. Un orifice traversant 50 est formé dans la feuille 42, à faible distance de l'orifice 46, et est destiné à être relié à la sortie 26 précitée. Cet orifice 50 débouche dans une petite rainure longitudinale 52 de la face inférieure de la feuille 42. La rainure 52 débouche elle-même sur un orifice traversant 54 de la feuille inférieure 44, dont la face inférieure en contact avec la phase stationnaire 10, comporte la rainure transversale 28 de distribution. L'orifice 54 est sensiblement tangent à la rainure 28. L'alimentation " en escalier " de la rainure 28 permet de limiter l'impact du débit de phase mobile sur la phase stationnaire. Par ailleurs, les extrémités 48 de la rainure 22 formée dans la feuille 42 débouchent sur la phase stationnaire par l'intermédiaire d'orifices traversants 40 de la feuille 44, qui peuvent avoir toute section ou forme souhaitée et qui forment les moyens d'injection de phase mobile le long des parois latérales 36. La rainure transversale de collecte 30 est formée dans la plaque 44 et est reliée à des moyens de sortie 32 comprenant deux orifices traversants formés dans les plaques 42 et 44. Des cordons de matière frittée poreuse peuvent être disposés dans les rainures 28, 30, ainsi qu'aux extrémités 40, pour protéger la phase stationnaire et régulariser l'écoulement de phase mobile. Dans la variante de réalisation représentée schématiquement en figure 7, la phase stationnaire 10 ne comprend plus une seule voie de traitement d'échantillon, mais plusieurs voies parallèles 58 qui sont juxtaposées transversalement et qui sont séparées longitudinalement les unes des autres par des voies 60 d'écoulement de phase mobile. Le dispositif représenté de façon simplifiée en figure 7 comprend une pompe 16 d'alimentation en phase mobile, dont la sortie 20 est reliée à une rainure transversale 62 de distribution de phase mobile, cette rainure 62 alimentant des moyens 24 d'injection d'échantillon qui sont chacun associés à une voie 58 de traitement et dont les sorties 26 sont reliées à des rainures transversales 64 de distribution prévues aux extrémités des voies de traitement 58. La rainure 62 d'alimentation est également reliée à de petites rainures ou à des orifices d'injection 66 prévus de part et d'autre des rainures de distribution 64 et dimensionnés pour créer des voies d'écoulement longitudinales 60 de la largeur souhaitée de part et d'autre de chaque voie de traitement 58. Aux extrémités opposées des voies de traitement 58, des rainures transversales de collecte 68 reçoivent la phase mobile délivrée par les rainures de distribution 64 et celle injectée par les orifices 66. Ces rainures transversales de collecte 68 sont reliées à des moyens de détection 70 d'un type connu. On peut ainsi former par exemple huit voies de traitement 58 parallèles et juxtaposées dans une même couche de phase stationnaire, ces huit voies étant séparées les unes des autres et des parois latérales externes par les voies longitudinales 60 d'écoulement de phase mobile. Comme déjà indiqué, l'invention s'applique également lorsque la phase stationnaire forme une colonne cylindrique qui est contenue dans un tube. Dans ce cas, on injecte la phase mobile à une extrémité de la colonne de phase stationnaire, dans un canal annulaire qui entoure la surface d'injection d'échantillon. Cela supprime les effets de bord entre le front de constituants d'échantillon et la paroi interne du tube et sépare les voies de traitement les unes des autres. De façon générale, l'invention consiste à injecter un débit de phase mobile le long d'une paroi fixe en contact avec la phase stationnaire pour supprimer les effets de bord entre cette paroi fixe et la phase mobile qui s'écoule dans la phase stationnaire, et pour séparer différentes voies de traitement les unes des autres. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de séparation des constituants d'un échantillon par chromatographie liquide du type OPLC, comprenant une phase stationnaire (10) formée d'un milieu approprié placé entre deux parois (12, 14), des moyens (26, 28) d'injection d'échantillon à une première extrémité de la phase stationnaire et d'alimentation en phase mobile de cette extrémité de la phase stationnaire, et des moyens (30, 32) de collecte de phase mobile et de constituants d'échantillon à l'extrémité opposée de la phase stationnaire, au moins une voie de traitement d'échantillon étant définie dans la phase stationnaire (10) entre les moyens d'alimentation et les moyens de collecte, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens d'injection (40, 66) de phase mobile sur les côtés longitudinaux de ladite voie de traitement, à ladite première extrémité de la phase stationnaire. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens (30, 68) de collecte de phase mobile agencés à ladite extrémité opposée de la phase stationnaire pour recevoir le débit de phase mobile injecté sur les côtés longitudinaux de ladite voie de traitement. 3 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens d'injection (40, 66) sont séparés des moyens (28, 64) d'injection d'échantillon et d'alimentation en phase mobile. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens d'injection (40, 66) de phase mobile sont au niveau des extrémités des moyens (28, 64) d'injection d'échantillon et d'alimentation en phase mobile. - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, à la première extrémité de la phase stationnaire, une rainure transversale (22) d'alimentation en phase mobile et une rainure transversale (28) de distribution d'échantillon et de phase il mobile, la rainure transversale d'alimentation (22) étant prolongée au-delà des extrémités de la rainure (28) de distribution d'échantillon et de phase mobile pour former les moyens (40) d'injection de phase mobile sur les côtés longitudinaux de la voie de traitement. 6 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend, à la première extrémité de la phase stationnaire, une rainure transversale (64) de distribution d'échantillon et d'alimentation en phase mobile de la voie de traitement, et aux extrémités de cette rainure (64), des rainures séparées (66) d'injection de phase mobile sur les côtés longitudinaux de la voie de traitement (58). 7. - Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que une rainure (22) d'alimentation en phase mobile est formée entre deux feuilles (42, 44) superposées de matière étanche, par exemple de matière plastique, qui constituent l'une des parois (12, 14) précitées, une rainure (28) de distribution d'échantillon et de phase mobile étant formée dans celle (44) des feuilles qui est au contact de la phase stationnaire, l'autre de ces feuilles comportant des orifices traversants d'injection d'échantillon et d'alimentation en phase mobile. 8 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la phase stationnaire forme une seule voie de traitement d'échantillon, délimitée entre des parois (12, 14) par des parois latérales (36), et en ce que les moyens (40) d'injection de phase mobile sont situés entre ces parois latérales (36) et la voie de traitement. 9 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en que la phase stationnaire comprend plusieurs voies de traitement parallèles et juxtaposées (58), qui sont séparées longitudinalement les unes des autres par des voies (60) d'écoulement de phase mobile. - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la phase stationnaire est délimitée entre des parois latérales externes et comprend des voies d'écoulement de phase mobile (60) le long de ces parois latérales. 11 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est miniaturisé. 12 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la phase stationnaire forme une colonne cylindrique de section quelconque et en ce que les moyens d'injection de phase mobile à une extrémité de cette colonne forment un canal annulaire autour de chaque voie de traitement d'échantillon.