Brevet FR2991051A1 — publié le 20131129

La présente invention concerne les accessoires utilisés pour l'analyse d'échantillons, notamment à l'aide d'appareils de spectrométrie infrarouge. De tels appareils sont commercialisés entre autres par la société BRUKER sous la référence TENSOR 27, et peuvent comporter une platine en acier inoxydable traversée par une fenêtre transparente sur laquelle l'échantillon à analyser est posé. La lecture du spectre infrarouge peut se faire en mode Réflexion Totale Atténuée ou ATR. La notice technique BRUKER Tensor 27 FT - IR Instructions (v 1.1) divulgue un accessoire nécessitant un montage relativement complexe avec un risque de fuite, ce qui est problématique dans le cas de l'analyse de fluides biomédicaux. De plus, l'utilisation d'une enclume entraîne un risque de contamination de celle-ci. Il existe un besoin pour faciliter l'analyse de petits volumes d'échantillons liquides rapidement, et permettant de limiter les risques de contamination chimique et biologique. L'invention répond à ce besoin grâce à un accessoire de réception d'un échantillon liquide, notamment pour appareil de spectrométrie infrarouge, comportant une platine traversée par une ouverture à positionner au-dessus d'une fenêtre de mesure de l'appareil, et au moins un joint d'étanchéité disposé autour de l'ouverture sur une face de la platine de l'accessoire destinée à contacter une platine de l'appareil, entourant la fenêtre de mesure, l'ouverture de la platine de l'accessoire présentant une section supérieure à celle de la fenêtre de mesure. L'accessoire selon l'invention peut aisément se fixer sur la platine de l'appareil de spectrométrie. L'invention permet d'effectuer des acquisitions de spectres infrarouges sur des composés liquides de faible tension de surface et/ou volatils en mode ATR en utilisant la platine de l'appareil initialement dédiée à l'acquisition de spectres infrarouge pour des échantillons solides. Ainsi, grâce à l'invention, l'analyse d'un échantillon liquide, y compris de faible volume, est facilitée. L'invention permet de faire évoluer très facilement les appareils de spectrométrie infrarouge dédiés uniquement à l'analyse des solides vers des systèmes permettant la mesure de spectres infrarouges en mode ATR pour des échantillons liquides, et ce quelque soit leur tension de surface ou volatilité. L'accessoire selon l'invention peut, le cas échéant, être utilisé de façon unique, évitant ainsi la propagation des contaminations chimiques ou biologiques. En outre, l'accessoire selon l'invention est relativement peu coûteux à fabriquer et son nettoyage, si nécessaire, est aisé. L'ouverture définit de préférence un volume de mesure permettant d'accueillir au plus 250 uL d'un liquide, mieux au plus 100 encore mieux de 5 à 50 uL dudit liquide. L'accessoire comporte avantageusement un deuxième joint d'étanchéité disposé sur la face inférieure de la platine de l'accessoire et une connectique permettant de relier un espace défini entre le premier et le deuxième joint à une source de dépression afin de faire le vide dans l'espace défini entre les deux joints, la face inférieure de la platine de l'accessoire et la face supérieure de la platine de l'appareil. L'accessoire est ainsi parfaitement ajusté et fixé sur l'appareil. La platine de l'accessoire comporte avantageusement une ou plusieurs gorges réalisées en creux dans la face inférieure de la platine de l'accessoire, pour accueillir le ou les joints d'étanchéité. L'accessoire comporte de préférence au moins un relief, tel qu'un rebord présentant un contour circulaire, qui s'ajuste sur la platine de l'appareil. La platine de l'accessoire est de préférence réalisée en une matière non métallique, telle que du PTFE, du PE HD (polyéthylène haute densité) ou PP (polypropylène). La section de l'ouverture peut être comprise entre 16 et 20 mm2. L'invention a encore pour objet un procédé de mesure d'une caractéristique, notamment du spectre de réflexion, d'un échantillon liquide, comportant les étapes consistant à : - disposer sur la platine d'un appareil de mesure un accessoire selon 25 - remplir le volume défini par l'ouverture de l'accessoire du liquide à analyser, - mesurer la caractéristique, notamment le spectre de réflectance, à travers la fenêtre de mesure de l'appareil. 30 L'invention a encore pour objet un ensemble, comportant : - un appareil de mesure, notamment de spectrométrie, comportant une platine de mesure et une fenêtre de mesure, - un accessoire selon l'invention, agencé pour se placer sur la platine de l'appareil. L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'un exemple de mise en oeuvre non limitatif de celle-ci, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel la figure 1 est une coupe transversale, partielle et schématique, d'un appareil de spectrométrie équipé d'un accessoire selon l'invention, en place sur celui-ci, la figure 2 est une vue de dessus de l'accessoire selon l'invention, selon II de la figure 1, - la figure 3 est une vue de dessous de l'accessoire, et les figures 4 et 5 présentent des résultats expérimentaux. On a représenté à la figure 1 une platine 10 d'un appareil de mesure, par exemple de spectrométrie infrarouge, encore appelée platine ATR. Cette platine 10 est de préférence métallique, étant par exemple réalisée en acier inoxydable, et elle est traversée par une fenêtre de mesure 13, comportant un cristal transparent 11, dit cristal ATR. Dans l'exemple considéré, la platine 10 est de contour circulaire en vue de dessus, mais pourrait être de forme autre. Un accessoire 20 selon l'invention est disposé sur la platine 10. Cet accessoire 20 comporte une platine 21, munie à sa périphérie d'un rebord 22 dirigé vers le bas, adapté à s'ajuster sur la platine 10. Dans l'exemple illustré, la platine 21 est circulaire, et le rebord 22 cylindrique de révolution, hormis la présence d'une encoche éventuelle, non apparente sur le dessin, destinée à faciliter son enlèvement de l'appareil de mesure. La platine 21 présente sur sa face inférieure 23 deux gorges concentriques 24 et 25 qui accueillent des joints toriques respectifs 26 et 27. Ainsi, un espace 29 est délimité entre ces joints 26, 27, la platine 10 de l'appareil et la platine 21 de l'accessoire. Cet espace 29 communique avec une connectique 30 représentée schématiquement, qui permet le raccordement à une source de dépression. Dans une variante non illustrée, les joints toriques 26 et 27 ne sont pas rapportés mais surmoulés sur la platine 21. Les joints toriques 26 et 27 peuvent être remplacés par des joints à lèvres, dans une variante non illustrée. De préférence, la platine 21 est réalisée en une matière non métallique, inerte vis-à-vis de la plupart des produits chimiques usuellement rencontrés, tel que du polytétrafluoroéthylène (PTFE). D'autres matériaux peuvent être utilisés. La platine 21 comporte une ouverture centrale 35 qui est plus large que la fenêtre 13, et par exemple de contour circulaire, comme illustré. Le joint 26 s'étend autour de la fenêtre 13 et de l'ouverture 35. L'ouverture 35 définit un puits destiné à recevoir l'échantillon liquide à analyser, juste au dessus du cristal de mesure I I. Lors de l'utilisation, la platine 21 recouvre la platine 10 de l'appareil de mesure 10 par complémentarité de formes, en l'espèce par emboitement. Un système de pompage manuel, non représenté, raccordé à la connectique 30 permet de réaliser un vide modéré entre la face inférieure de la platine 21 et la platine 10 de l'appareil de mesure, dont la surface est lisse, assurant le maintien de la platine 21, sans endommager l'appareil de mesure. 15 La souplesse du matériau utilisé pour réaliser la platine 21 permet une déformation mineure de celle-ci lorsque l'aspiration est effectuée. Ce sont les forces résultant de l'aspiration qui assurent la majeure partie de la fixation de la platine 21 sur l'appareil de mesure. Du fait que l'ouverture 35 vient se positionner autour de la fenêtre 13 sans la 20 recouvrir, aucun signal du ou des matériaux employés pour réaliser l'accessoire selon l'invention n'est enregistré par l'appareil de mesure. Le produit liquide à analyser est déposé dans le puits défini par l'ouverture 35 et maintenu au dessus du cristal de mesure 11 sous la forme d'une colonne de liquide, de préférence calibrée à 404, au maximum. Il est alors possible d'effectuer une mesure, par 25 exemple du spectre infrarouge du liquide, et ce quelque soit sa tension de surface et sa volatilité. En l'absence d'accessoire selon l'invention, l'étalement du liquide à analyser sur le cristal de mesure 11 serait un paramètre important à prendre en compte pour limiter les sources de variation sur les spectres infrarouges. En effet, il est indispensable de 30 recouvrir totalement le cristal de mesure, car en fonction de la nature des liquides utilisés pour les analyses, ceux-ci vont avoir tendance à former des films liquides plus ou moins homogènes sur la platine de mesure et produire des données spectrales très variables. Des échantillons solubilisés dans des solvants organiques comme le trichlorornéthane ou le cyclohexane vont présenter des étalements larges et hétérogènes, dépassant ainsi les limites du cristal de mesure. Des échantillons en solution aqueuse présenteront quant à eux des étalements beaucoup plus homogènes, recouvrant parfaitement la surface du cristal de mesure. Cette différence de mouillabilité s'explique par la différence de tension interfaciale entre l'eau et ces solvants organiques. Ainsi pour un échantillon donné, plus son énergie superficielle sera faible devant celle du cristal de mesure, plus son énergie interfaciale sera réduite et donc plus l'échantillon s'étalera à la surface de celui-ci. Les films liquides formés sur le cristal de mesure sont beaucoup plus reproductibles en condition de mouillage partiel, en présence d'un solvant aqueux comme l'eau, qu'en condition de mouillage total en présence d'un solvant organique comme le chloroforme, le trichlorométhane ou le cyclohexane. L'utilisation de l'accessoire selon l'invention permet de s'affranchir des problèmes de différence de mouillabilité entre solvants et assure ainsi un dépôt homogène et reproductible pour les faibles volumes. Essais Une amélioration de la reproductibilité des signaux pour les solvants ou produits liquides de faible tension de surface et/ou volatils est constatée avec un accessoire selon l'invention, comme illustré aux figures 4 et 5. Ces figures correspondent à l'utilisation de l'accessoire selon l'invention pour la mesure des spectres IRTF d'un échantillon liquide volatil et de faible tension de surface. Sur la figure 4, les spectres du chloroforme (tension superficielle de 25 mN/rn à 20°C et point d'ébullition de 62°C) ont été enregistrés sans l'accessoire selon l'invention après avoir effectué un dépôt de 251.tL sur une platine ATR BRUKER Platinum et avec l'invention après avoir rempli le puits avec 25p.L de chloroforme pur. Trente réplicats ont été réalisés, et les rapports signal sur bruit calculés avec le logiciel OPUS 6.0. (16 scans, 4000-400 cm-1, 2 cm-1 de résolution). Les résultats démontrent l'effet de l'invention sur la répétabilité du signal. Les moyennes sont représentées avec une croix, les médianes avec un trait. Avec l'invention, on obtient un coefficient de variation de 13,73% et, sans l'invention, de 26,21%, indiquant donc une amélioration significative (confirmée par t test) de la répétabilité du dépôt d'environ 50%. Le même protocole a été réalisé avec de l'acétone pur (tension superficielle de 25 mN/m à 20°C et point d'ébullition de 56°C), comme illustré sur la figure 5. Avec ce solvant plus volatil, on constate à la fois une amélioration du signal, à savoir intégration de l'intensité de la bande correspondant au vibrateur carbonyle, et de la reproductibilité du dépôt, avec un coefficient de variation obtenu avec l'invention amélioré d'un facteur 4,5, à savoir 24% avec l'invention et sans l'invention plus de 108%. L'accessoire selon l'invention permet de microniser les volumes d'échantillonnages et en fonction des matériaux utilisés pour sa fabrication, pourra être utilisé de façon unique, évitant ainsi la propagation des contaminations chimiques ou 10 biologiques. De plus, avec l'accessoire selon l'invention, il n'est pas nécessaire de se servir de l'enclume de l'appareil de spectrométrie pour assurer son maintien. Le système d'aspiration assure cette fonction avec le minimum de contrainte. Il est ainsi possible d'enregistrer des spectres infrarouges avec ou sans pression sur l'échantillon liquide 15 d'intérêt. De plus, ce mode de fixation n'induit pas de détérioration de l'appareillage existant. Le rebord annulaire peut être remplacé par des pattes de fixation réglables, capables de s'adapter au contour des différents appareils de spectrométrie existants. L'invention n'est pas limitée à l'utilisation de PTFE pour réaliser la platine de 20 l'accessoire et l'on peut utiliser d'autres matériaux presque aussi inertes que le PTFE, comme le polyéthylène HD ou le polypropylène. Les joints peuvent être réalisés en PTFE expansé. L'expression « comportant un » doit se comprendre comme étant synonyme de « comportant au moins un ». 25 REVENDICATIONS1. Accessoire (20) de réception d'un échantillon liquide, notamment pour appareil de spectrométrie infrarouge, comportant une platine (21) traversée par une ouverture (35) à positionner au-dessus d'une fenêtre de mesure de l'appareil, et au moins un joint d'étanchéité (26) disposé autour de l'ouverture (35) sur une face (23) de la platine de l'accessoire destinée à contacter une platine (10) de l'appareil, entourant la fenêtre de mesure (13), l'ouverture (35) de la platine de l'accessoire présentant une section supérieure à celle de la fenêtre de mesure. 2. Accessoire selon la revendication 1, l'ouverture (35) définissant un volume de mesure permettant d'accueillir au plus 250 µL d'un liquide, mieux au plus 100 111,, encore mieux de 5 à 50 }.1.1_, dudit liquide. 3. Accessoire selon l'une des revendications précédentes, comportant un deuxième joint d'étanchéité (27) disposé sur la face inférieure (23) de la platine (21) de l'accessoire et une connectique (30) permettant de relier un espace (29) défini entre le premier (26) et le deuxième joint (27) à une source de dépression afin de faire le vide dans l'espace défini entre les deux joints, la face inférieure (23) de la platine (21) de l'accessoire et la face supérieure de la platine (10) de l'appareil. 4. Accessoire selon l'une quelconque des revendications précédentes, la platine de l'accessoire comportant une ou plusieurs gorges (24, 25) réalisées en creux dans la face inférieure de la platine de l'accessoire, pour accueillir le ou les joints d'étanchéité. 5. Accessoire selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins un relief (22), de préférence un rebord, qui s'ajuste sur la platine (10) de l'appareil. 6. Accessoire selon la revendication précédente, comportant un rebord (22) présentant un contour circulaire. 7. Accessoire selon l'une quelconque des revendications précédentes, la platine de l'accessoire étant réalisée en une matière non métallique, de préférence du PTFE, du PE HD ou PP. 8. Accessoire selon l'une quelconque des revendications précédentes, la section de l'ouverture (35) étant comprise entre 16 et 20 mm2. 9. Procédé de mesure d'une caractéristique, notamment du spectre de réflexion, d'un échantillon liquide, comportant les étapes consistant à : - disposer sur la platine (10) d'un appareil de mesure un accessoire (20) tel que défini dans l'une quelconque des revendications précédentes, - remplir le volume défini par l'ouverture (35) de l'accessoire du liquide à analyser, - mesurer la caractéristique, notamment le spectre de réflectance, à travers la fenêtre de mesure de l'appareil, 10. Ensemble comportant : - un appareil de mesure, notamment de spectrométrie, comportant une platine de mesure (10) et une fenêtre de mesure (13), - un accessoire (20) agencé pour se placer sur la platine de l'appareil, tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 8.