EP2635891A1 - Methode et dispositifs pour analyser des composants contenus dans l'air - Google Patents

Methode et dispositifs pour analyser des composants contenus dans l'air

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Publication number
EP2635891A1
EP2635891A1 EP11782453.2A EP11782453A EP2635891A1 EP 2635891 A1 EP2635891 A1 EP 2635891A1 EP 11782453 A EP11782453 A EP 11782453A EP 2635891 A1 EP2635891 A1 EP 2635891A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
analysis
components
air
duct
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11782453.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Bruno De Vandiere
Claude Debroche
Nicolas Garnier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Flowgene SA
Original Assignee
Flowgene SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Flowgene SA filed Critical Flowgene SA
Publication of EP2635891A1 publication Critical patent/EP2635891A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/447—Systems using electrophoresis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6486—Measuring fluorescence of biological material, e.g. DNA, RNA, cells

Definitions

  • the present invention aims to provide an alternative and relatively simple method of capture, detection, identification and quantification of the components contained in the air.
  • components in the broad sense is understood to mean all the particles in suspension in the air, spores, odoriferous molecules, volatile organic compounds, better known under the acronym of VOC.
  • the invention combines a method of sampling components, a method for handling and capturing components removed, an optical method for detecting the presence of these components based on the principle of the emission of a fluorescence signal. induced by a laser emitting in deep UV ( ⁇ 300nm), and a capillary electrophoresis type separation analysis method that allows the identification and quantification of components.
  • this deposit was formed by the deposition of the components contained in the air.
  • the observation of this phenomenon made it possible to observe that the rate of formation of this deposit was mainly related to the size of the analysis duct (section and length), to the material used for the analysis duct, to the flow rate of the air flow used to physically ensure the sampling, and the thermal conditions surrounding said analysis conduit.
  • the air to be analyzed is circulated for a given time in a small diameter analysis duct by lowering the temperature of the air at the inlet of the analysis duct, so as to cause a condensation of the moisture contained in the air on the internal walls of the analysis duct causing the deposition of the components on said internal walls,
  • a capillary tube type analysis duct having an internal diameter of less than 700 ⁇ is used.
  • the temperature is lowered by creating a vacuum at the outlet of the capillary analysis tube so as to cause adiabatic expansion of the air entering the capillary tube.
  • the air is cooled at the inlet of the analysis duct with the aid of refrigeration means arranged around the outer wall of said analysis duct.
  • the spectral response obtained during the passage of the scraping liquid front in the detector cell is analyzed to determine the presence of traces of components within said detector. forehead.
  • the air contained in said volume of air so as to define the evolution over time of the spectral responses caused by the traces of components.
  • the same detector can also be used to perform the native fluorescence analysis and capillary electrophoresis.
  • the invention also relates to a device for analyzing traces of components present in the air comprising
  • a fluorescence detector comprising a laser emitting in the deep UV a driving beam of a flow of material flowing in an analysis duct formed of a transparent material, an optical device for targeting this excitation, and a detector of light allowing the collection of the fluorescence emitted by said material flow
  • circulation means adapted to pass successively a liquid fluid and a gaseous fluid in the analysis duct from an inlet to an outlet.
  • This device is characterized in that cooling means are arranged at the input of the analysis duct.
  • the circulation means are formed by a suction pump capable of creating a vacuum at the outlet of the analysis duct, and whose flow rate is adjusted to create an adiabatic expansion at the inlet of said duct. analysis capable of cooling the air entering the analysis duct.
  • the analysis device can also provide that means make it possible to direct the inlet of the analysis duct alternately to the volume of air that is to be analyzed, to a bottle containing a scraping liquid, to a bottle containing a buffer liquid or to a receptacle in which has been collected a volume of liquid containing the components to be analyzed.
  • the analysis duct is a capillary tube whose diameter is less than 700 ⁇ .
  • the analysis device is a device which comprises an elliptical cavity of revolution, arranged so that the beam and the analysis duct pass through the optical device by means of passages arranged in said optical device, the axis of the laser beam and the axis of the analysis duct both being centered on one of the focal points of the optical device, both being orthogonal to the axis of revolution of the optical device and making an angle of less than 90 ° between them, of such that the excitation point of the material flow flowing in the analysis duct corresponds to the focal point of the cavity and the collection of the light emitted or transmitted by the flow of material flowing in the analysis duct through an opening conveniently disposed near the second focal point of the optical cavity can be performed outside the device.
  • FIG. 1 represents a schematic view of the deposition phenomenon of the components at the inlet of the analysis duct
  • FIG. 2 represents a schematic view of the capture of the deposit in the front of the scraping liquid
  • FIGS. 3 to 8 schematically illustrate the main steps of the method according to the invention
  • FIG. 9 is a diagram representing the signal emitted successively by the water and the air used for cleaning the capillary tube
  • FIG. 10 is a diagram representing the signal emitted by the passage of the reference air followed by the passage of the air to be analyzed (here gasoline vapor)
  • Figure 11 represents the fluorescence intensity at a given wavelength emitted by the passage of a front under the native fluorescence detector
  • FIG. 12 represents the spectral images formed by the passage of a front under the native fluorescence detector, and carried out at regular time intervals
  • the sampling of the component C particle sample proposed by the invention is based on the principle of a cooling of the air circulating at the inlet E of the analysis duct 1 to favor the deposit D of components contained in a gaseous flow circulating in the analysis duct.
  • the device therefore comprises an analysis duct 1, a first end of which forms the inlet E of the capillary tube, and which can be brought into a chamber 2 containing air to be analyzed, as shown in FIG. Figure 5, or to be immersed in a vial containing a gas or a liquid, as shown in Figures 3, 4 or 6 to 8.
  • the formation of the deposit is related to the size of the internal surface, and the Air cooling is related to the extent of adiabatic relaxation, and therefore to the aspirated volume.
  • Air cooling is related to the extent of adiabatic relaxation, and therefore to the aspirated volume.
  • capillary tubes are also proposed in very varied internal-external diameters, and the length is left to the initiative of the developer of the device.
  • these tubes are delivered covered with a protective material that provides them with sufficient flexibility to be handled without special precautions.
  • the choice could be a silica capillary tube of 375 ⁇ of external diameter. These are provided by way of example with internal diameters ranging from 20 pm to 700 pm. The results presented in the context of the present description were obtained using a capillary tube 75 ⁇ in diameter. This diameter is also the one that is best suited to perform the electrophoretic separation as will be seen later.
  • the "suction" function is provided by a pump 3 placed at the outlet of the analysis duct and which creates a depression capable of generating a stream of air within the analysis duct whose flow can vary from 0.001 ⁇ / h at 150 ml / min.
  • the flow rate of the pump will be sufficient to achieve the largest adiabatic relaxation possible at the inlet of the capillary tube.
  • a pump type "syringe" can meet most of the observed configurations.
  • the cooling of the air at the inlet of the capillary tube can also be obtained using more conventional means such as for example a refrigeration means formed of a coil surrounding the inlet of the capillary tube in which a liquid or a gas is circulated at low temperature, or a Peltier effect type means.
  • the cooling capacity will be adapted accordingly, observing that the lower the temperature is important more the desired condensation effect at the inlet of the capillary tube is effective, and shorter will be the time required to obtain the amount of particle deposition useful for carrying out the analysis.
  • a further lowering of the temperature of the air sucked in at the inlet of the capillary tube by about ten degrees Celsius makes it possible to halve the time necessary for the formation of a sufficient deposit D. Collection of internal deposits of the analysis conduit.
  • the viscosity of the liquid is suitably selected, it is observed that the liquid inlet front in the analysis duct 1 plays the role of a piston; as it penetrates into the analysis duct, the components C are torn off the wall (this is the expected function of cleaning). And it was found, as is illustrated in FIG. 2 shows that these components C remain concentrated in the front edge F of the cleaning liquid without dispersing in the liquid designated hereinafter as scraping liquid R.
  • the method according to the invention relies advantageously on this observation.
  • this viscosity may be much lower for a capillary tube.
  • a capillary tube 75 ⁇ m in internal diameter, water, alcohol, sodium hydroxide, hydrochloric acid, can be used without problem.
  • the surface tension of the scraping liquid R becomes preponderant compared to the effects related to the viscosity, and it is this first property which ensures the desired piston effect.
  • a first application consists in detecting the presence of components in the front F.
  • a device emitting in the deep UV (whose wavelength is less than 300 nm) is preferably chosen. At these excitation wavelengths, it is indeed possible to induce a so-called native fluorescence signal.
  • the optical device 5, used in the embodiment of the invention therefore uses the principle of detection based on native fluorescence. It is proposed to advantageously use the optical device described in patent FR 2 869 686, which is not only compatible with the use of a capillary tube, but which is also compatible with the excitation wavelength of a laser emitting in deep UV at a wavelength of 224 nm.
  • the optical device described in this patent is based on the use of a hollow reflecting elliptical cell.
  • the capillary tube 1 previously prepared with a window (ablation a few millimeters of the protective layer so as to leave the silica capillary tube bare), is installed at a focus of the elliptical cell in such a way that it is orthogonal to its major axis, and that its window is centered on this same hearth.
  • the incident laser beam illuminates the capillary tube 1 at this focus with an angle less than 90 °.
  • the fluorescence signal emitted by the components C circulating in the capillary tube is emitted at this focus, and is collected at the second focal point of the elliptical cell.
  • This device also has the advantage of being placed anywhere along the capillary tube. Those skilled in the art can therefore position it more or less far from the sample taking, depending on the characteristics it has retained to achieve the suction of air and to create the front containing the components C in the front F of the scraping liquid R. It also allows the capillary tube change without special precautions, which can prove useful when one seeks to optimize the performance of the device of measured
  • the same syringe pump 3 which is used to create the deposit D on the inner walls of the capillary tube by adiabatic expansion will also be used to suck the scraping liquid R which will create on his forehead F circulation in the capillary tube 1 a kind of plug which will concentrate the components C contained in the deposit D.
  • the syringe pump 3 and the sealed bottle 4 in the assembly described above.
  • the presence of a fluorescence signal indicates the presence or absence of C components in the front F of the scraping liquid R.
  • an optical device equipped a monochromator and a light detector for simultaneously detecting the entire light spectrum as a strip of detection diodes, or a CCD camera, of the type described in the publication FR 2 869 686 so as to detect the fluorescence emission spectrum of the components C contained in the front F and whose wavelengths can be between 280 nm and 2 ⁇ .
  • the shape of this spectrum can give useful information on the nature of the components C contained in the front F.
  • the depression is maintained in the capillary tube 1 and in the chamber 4 after the passage of the front F in the cell of the native fluorescence detector 5.
  • the front of the scraping liquid then arrives at the end of the capillary tube without significant deformation.
  • the nature of the forehead is preserved and does not vary in composition.
  • the first drop G formed at the outlet of the capillary tube and as shown in FIG. 7, is recovered in the sealed reservoir 4 in order to analyze its contents.
  • a receptacle 6 can be disposed in said sealed reservoir 4 so as to collect said first drop G of liquid.
  • This receptacle can usefully be associated with homogenization means (not shown) capable of conditioning the fluid contained in said receptacle. 2
  • a measurement technique suitable for small amounts of sample such as capillary electrophoresis whose interest is also to be automated relatively easily.
  • identification means such as high pressure liquid chromatography, the implementation of which requires heavier means.
  • the electrodes are disposed at both ends of the capillary tube as shown in FIG. 8.
  • a first end of the capillary tube can be immersed alternately in the receptacle 6 containing the sample to be analyzed. and formed by the drop G from the front of the scraping liquid, and in a bottle containing a buffer liquid T. This function can be performed manually or by an automaton.
  • the second end of the capillary tube is placed in a bottle for receiving the buffer liquid T at the outlet of the capillary tube.
  • This bottle can itself be kept in depression by the pump 3.
  • the voltage applied by the generator between the two ends of the capillary tube is between 20,000V and 30,000 V.
  • the instrument also comprises the modules necessary for performing electrophoretic separation, such as a high voltage generator, a temperature regulation of the capillary tube, as well as the appropriate control and acquisition software.
  • the capillary tube 1 is cleaned by means of a suitable cleaning liquid W.
  • the end of the capillary tube is immersed in a vial 2 previously filled with said cleaning liquid W as illustrated in FIG. 4.
  • This cleaning liquid may be water, a solution based on sodium hydroxide, a solution containing
  • the suction function of the cleaning liquid is provided by the pump 3, and the cleaning liquid is recovered at the outlet of the capillary tube in the bottle 4.
  • the native fluorescence detector 5 is used during this cleaning operation to check that the capillary tube has been properly cleaned.
  • the cleaning time depends on the result given by the native fluorescence detector.
  • a cleaning procedure may include successive aspirations of air and water.
  • the cycle can be repeated as many times as necessary so as to check the stability and repeatability of the cleaning operation.
  • the first end E of the capillary tube is disengaged from its bottle, to be positioned to collect the air to be analyzed as shown in Figure 5.
  • the pump 3 is started for the time necessary to create a sufficient deposit D at the inlet E of the capillary tube this air creating adiabatic relaxation as described above.
  • the native fluorescence detector is able to detect C components contained in the air.
  • the level of detection is a function of the elements that are contained in the air, and the conditions in which the suction, the internal diameter of the capillary tube and the suction flow rate among others take place.
  • the phenomenon of decay of the fluorescence signal corresponds to the creation of the adiabatic expansion at the inlet of the capillary tube. Indeed, the deposition of component at the inlet of the capillary tube has the effect of reducing the suction diameter. This diameter being reduced, adiabatic expansion increases, and the amount of air sucked decreases. It is therefore logical that the signal collected by the native fluorescence detector decreases. It should be noted that if the suction pump is maintained for a long time, the capillary tube becomes clogged.
  • the first end of the capillary tube 1 is immersed in a bottle filled with the scraping liquid R, as shown in FIG. 6.
  • the scraping liquid R is sucked by the depression formed in the sealed bottle 4 by the pump 3, and do it F stores the deposit D of C components deposited at the inlet E of the capillary tube 1.
  • the front F flows to the window of the capillary tube placed under the native fluorescence detector 5 to ensure the detection of components C contained in the front, and then to the other end of the capillary tube, to be finally collected in the receptacle 6 for this function as shown in Figure 7 .
  • the operating time will be adapted, so that the liquid flowing in the capillary tube reaches the plunging end in the receptacle 6 in which a drop G of liquid is collected.
  • the native fluorescence detector 5 is used during this operation to identify the presence of components C in the front F of the scraping liquid R.
  • the output signal of the native fluorescence detector for a wavelength of 310 nm is as shown in FIG. 11.
  • the detection peak corresponds to the passage of the front F in which the components C are concentrated.
  • the front F is identified by the native fluorescence detector 5
  • This spectral analysis is obtained by replacing the photomultiplier tube with a CCD camera or a diode array, or by using a multiple photomultiplier tube component.
  • the capillary tube 1 is then conditioned to ensure electrophoretic separation.
  • the two ends of the capillary tube are immersed in bottles filled with buffer liquid T, a generic term for the liquid intended to ensure electrophoretic separation.
  • the capillary tube 1 is filled with the buffer liquid by circulating the liquid inside the capillary tube.
  • the pump 3 is used to ensure this conditioning.
  • the receptacle 6 containing the front F of the scraping liquid collected in the preceding step and containing the components C to be analyzed is introduced, so as to introduce a sample S of the liquid to be analyzed. in the capillary tube, either by vacuum with the pump, or by an electric field generated by the high voltage generator.
  • the end of the capillary tube is again immersed in the bottle filled with buffer liquid T, and the separation can begin under the action of the electric field generated by the generator.
  • the voltage applied between the terminals is of the order of 30 000 V.
  • the passage of the components C under the native fluorescence detector generates peaks, which make it possible to identify the components separated individually by comparing the time of appearance of this signal with the time of appearance obtained with a pure control component. It is also possible to quantify the components by measuring the areas of these same peaks by comparison with the reference signals previously obtained by measuring control samples containing a pure component.

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Abstract

Méthode d'analyse de traces de composants (C) présents dans un volume d'air comprenant les étapes suivantes : on fait circuler pendant un temps donné l'air à analyser dans un conduit d'analyse (1) de faible diamètre en abaissant la température de l'air au niveau de l'entrée (E) du conduit d'analyse (1), de manière à provoquer une condensation de l'humidité contenue dans l'air sur les parois internes du conduit d'analyse entraînant le dépôt (D) des composants (C) sur lesdites parois internes, on fait circuler un liquide de raclage (R) dans ledit conduit d'analyse (1), de sorte que les traces de composants (C) sont concentrées dans le front dudit liquide de raclage, on détermine la présence, la nature ou la concentration des composants (C) présents dans ledit front.

Description

METHODE ET DISPOSITIFS POUR ANALYSER DES COMPOSANTS CONTENUS
DANS L'AIR
DOMAINE TECHNIQUE
[001] La détection d'odeurs a été de tout temps un grand champ de recherche, et représente un challenge particulièrement ambitieux : il ne s'agit ni plus ni moins que de remplacer par un instrument l'organe olfactif appelé couramment "nez" chez les mammifères supérieurs.
[002] Les premiers travaux significatifs sur ce sujet sont apparus au début des années 50, et c'est bien plus tard, en 1982 qu'est apparu le premier "nez électronique" (K. Persaud, G. Dodd, Nature 1982, 299, 352-355). Le dispositif développé par Persaud et Dodd utilise un réseau de capteurs chimiques qui ont la propriété de changer de conductivité quand ils sont exposés à une odeur ou à une vapeur. L'analyse de la réponse de ces capteurs offre donc la possibilité de signer une odeur, et donc de la reconnaître. Ce principe a été repris depuis par d'autres groupes de recherche, et de nouvelles familles de capteurs sont apparues. Les capteurs les plus souvent utilisés sont de type "électronique", et ont été développés à partir de matériaux semi-conducteurs
[003] Ces capteurs dits "électroniques" ont le défaut d'être extrêmement sensibles à l'humidité et à la température. Ils fonctionnent donc dans un environnement précis qui les limite à des champs d'applications bien définis.
[004] Plus récemment sont apparus des techniques de détection d'odeurs reposant sur des avancés significatives de la chimie analytique, comme la chromatographie gazeuse ultra rapide en association avec la spectrométrie de masse.
[005] D'autres travaux ont été conduits dans le domaine du fonctionnement biologique du nez. C'est ainsi qu'en 1991 , les travaux de Richard Axel et de Linda Luck (1991) ont mis en évidence l'existence de récepteurs olfactifs dans les organes sensoriels des mammifères supérieurs et ont étudié le fonctionnement d'un récepteur olfactif, afin d'en extraire des récepteurs spécifiques susceptibles de capter une odeur, ou, plus précisément, une molécule odorante.
[006] A cours de ces travaux, il a été mis en évidence, le rôle particulier de certaines protéines qui changeaient de conformation, après captage d'une molécule d'odeur. Un dispositif utilisant l'effet Raman, tel que décrit dans le brevet FR 2 890 747 a été développé pour identifier le changement de conformation de ces protéines.
[007] Toutefois, Les capteurs dits "biologiques" sont eux aussi délicats à mettre en place, et n'ont pu pour l'instant sortir de leur statut d'expérience de laboratoire.
[008] La présente invention a pour objet de proposer une méthode alternative et relativement simple de captage, de détection, d'identification et de quantification des composants contenus dans l'air. Dans la suite de la description on entend par composants au sens large, l'ensemble des particules en suspension dans l'air, les spores, les molécules odoriférantes, les composés organiques volatiles plus connus sous l'acronyme de COV.
[009] L'invention associe un procédé de prélèvement de composants, un procédé de manipulation et de captage des composants prélevés, un procédé optique de détection de la présence de ces composants basé sur le principe de l'émission d'un signal de fluorescence induit par un laser émettant dans les UV profonds (< 300nm), et un procédé d'analyse séparative de type électrophorèse capillaire qui permet l'identification et la quantification des composants.
[010] Il a été constaté, de manière fortuite, que lorsque l'on aspire de l'air pour réaliser un prélèvement d'air dans une enceinte contenant des composants en suspension, cette opération induit un encrassement du conduit d'analyse, localisé préférentiellement vers l'entrée du conduit d'analyse.
[011] De plus, il a été mis en évidence que ce dépôt était formé par le dépôt des composants contenus dans l'air. L'observation de ce phénomène a permis de constater que la vitesse de formation de ce dépôt était liée de manière prépondérante à la dimension du conduit d'analyse (section et longueur), au matériau utilisé pour le conduit d'analyse, au débit du flux d'air utilisé pour assurer physiquement le prélèvement, et aux conditions thermiques environnant ledit conduit d'analyse.
[012] De même, il a été mis en évidence que lorsqu'on introduisait un liquide pour nettoyer la surface interne du conduit d'analyse, les composants étaient concentrés principalement dans le front du liquide. [013] La méthode selon l'invention qui tire profit de ces phénomènes, prévoit d'analyser les traces de composants présents dans un volume d'air. Cette méthode comprend les étapes au cours desquelles :
on fait circuler pendant un temps donné l'air à analyser dans un conduit d'analyse de faible diamètre en abaissant la température de l'air au niveau de l'entrée du conduit d'analyse, de manière à provoquer une condensation de l'humidité contenue dans l'air sur les parois internes du conduit d'analyse entraînant le dépôt des composants sur lesdites parois internes,
on fait circuler un liquide de raclage dans ledit conduit d'analyse, de sorte que les traces de composants sont concentrées dans le front dudit liquide de raclage, on détermine la présence, la nature ou la concentration des composants présents dans ledit front.
[014] De la sorte, les composants présents dans l'air de la cellule à analyser sont piégés sur la surface interne du tube capillaire par la condensation de l'humidité contenue dans l'air.
[015] Ces composants se concentrent de manière préférentielle dans le front du liquide de raclage, qu'il suffit alors d'analyser à l'aide de moyens de détection adaptés et connus en soi. On obtient ainsi un moyen simple et relativement peu coûteux pour faire des analyses de l'air et des composants qu'il contient tels que des COV ou des odeurs.
[016] Préférentiellement, on utilise un conduit d'analyse de type tube capillaire, d'un diamètre interne inférieur à 700 μπι.
[017] Selon une première forme de mise en œuvre, on abaisse la température en créant une dépression à la sortie du tube capillaire d'analyse de manière à provoquer une détente adiabatique de l'air entrant dans le tube capillaire.
[018] A titre complémentaire ou selon une seconde forme de mis en oeuvre, on refroidit l'air à l'entrée du conduit d'analyse à l'aide de moyens de réfrigération disposés autour de la paroi extérieure dudit conduit d'analyse.
[019] Préférentiellement, à l'aide d'un moyen de détection par fluorescence native, on analyse la réponse spectrale obtenue lors du passage du front du liquide de raclage dans la cellule du détecteur pour déterminer la présence de traces de composants au sein dudit front. [020] De manière utile on pourra, à des intervalles de temps donnés, analyser l'air contenu dans ledit volume d'air de manière à définir l'évolution dans le temps des réponses spectrales causées par les traces de composants.
[021] Il peut aussi s'avérer intéressant de recueillir ledit front du liquide de raclage contenant les composants à analyser dans un réceptacle placé en sortie du conduit d'analyse.
[022] Une fois cette opération achevée on pourra alors déterminer la composition et la concentration des composants présents dans le front par électrophorèse capillaire.
[023] On pourra de manière avantageuse se servir du même tube capillaire pour recueillir les traces de composants et effectuer l'analyse par fluorescence native et l'analyse par électrophorèse capillaire des composants contenus dans le front du fluide de raclage.
[024] On pourra également se servir du même détecteur pour effectuer l'analyse par fluorescence native et l'électrophorèse capillaire.
[025] L'invention concerne aussi un dispositif d'analyse de traces de composants présents dans l'air comprenant
un détecteur de fluorescence comprenant un laser émettant dans les UV profonds un faisceau d'excitation d'un flux de matière circulant dans un conduit d'analyse formé d'un matériau transparent, un dispositif optique permettant de cibler cette excitation, et un détecteur de lumière permettant le recueil de la fluorescence émise par ledit flux de matière
des moyens de circulation aptes à faire transiter successivement un fluide liquide et un fluide gazeux dans le conduit d'analyse depuis une entrée vers une sortie.
[026] Ce dispositif se caractérise en ce que des moyens de refroidissement sont disposés à l'entrée du conduit d'analyse.
[027] Préférentiellement, les moyens de circulation sont formés par une pompe d'aspiration apte à créer une dépression à la sortie du conduit d'analyse, et dont le débit est réglé pour créer une détente adiabatique à l'entrée dudit conduit d'analyse apte à refroidir l'air entrant dans le conduit d'analyse.
[028] Le dispositif d'analyse peut également prévoir que des moyens permettent de diriger l'entrée du conduit d'analyse alternativement vers le volume d'air que l'on cherche à analyser, vers un flacon contenant un liquide de raclage, vers un flacon contenant un liquide tampon ou vers un réceptacle dans lequel à été recueilli un volume de liquide contenant les composants à analyser. [029] Préférentiellement, le conduit d'analyse est un tube capillaire dont le diamètre est inférieur à 700 μΐη.
[030] Préférentiellement, le dispositif d'analyse est un dispositif qui comprend une cavité elliptique de révolution, arrangée de sorte que le faisceau et le conduit d'analyse traversent le dispositif optique au moyen de passages aménagés dans ledit dispositif optique, l'axe du faisceau laser et l'axe du conduit d'analyse étant tous deux centrés sur un des points focaux du dispositif optique, étant tous deux orthogonaux à l'axe de révolution du dispositif optique et faisant entre eux un angle inférieur à 90°, de telle façon que le point d'excitation du flux matière circulant dans le conduit d'analyse corresponde au point focal de la cavité et que la collecte de la lumière émise ou transmise par le flux de matière circulant dans le conduit d'analyse par une ouverture judicieusement disposée à proximité du deuxième point focal de la cavité optique puisse être effectuée à l'extérieur du dispositif.
[031] De la sorte, la méthode et le dispositif selon l'invention peuvent être notamment utilisés pour la détection et l'identification de composants en suspension dans une atmosphère close ou ouverte. FIGURES ET DESSINS
[032] L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, accompagnée des figures 1 à 12 annexées, dans lesquelles :
la figure 1 représente une vue schématique du phénomène de dépôt des composants à l'entrée du conduit d'analyse,
la figure 2 représente une vue schématique du captage du dépôt dans le front du liquide de raclage,
les figures 3 à 8 illustrent de manière schématique les principales étapes du procédé selon l'invention,
- la figure 9 est un diagramme représentant le signal émis successivement par l'eau et l'air utilisés pour le nettoyage du tube capillaire,
la figure 10 est un diagramme représentant le signal émis par le passage de l'air de référence suivi du passage de l'air à analyser (ici de la vapeur d'essence), La figure 11 représente l'intensité de fluorescence à une longueur d'onde donnée émise par le passage d'un front sous le détecteur de fluorescence native, La figure 12 représente les images spectrales formées par le passage d'un front sous le détecteur de fluorescence native, et effectuées à des intervalles de temps réguliers,
EXPOSÉ DE L'INVENTION Dispositif de prélèvement.
[033] Comme cela a été dit plus haut, et en référence à la figure 1 , c'est en étudiant les phénomènes physiques liés à l'encrassement des conduits d'analyse et au dépôt de composants C sur la surface interne d'un conduit d'analyse 1 de prélèvement d'un échantillon gazeux, que l'on s'est rendu compte que, en aspirant l'air à un débit important (en relation avec la section interne du conduit d'analyse), il se produisait à l'entrée E du conduit d'analyse 1 , une détente adiabatique qui avait pour résultat d'abaisser la température à cette même entrée E. Cette baisse de température était elle-même susceptible de provoquer la condensation de l'humidité contenue dans l'air et d'entraîner le dépôt D des composants C contenus dans le flux gazeux. De plus, la présence de vapeur d'eau (ou humidité) dans le flux gazeux accélérait le processus de dépôt.
[034] Aussi, on retiendra que le prélèvement de l'échantillon de particules de composants C proposé par l'invention repose sur le principe d'un refroidissement de l'air circulant à l'entrée E du conduit d'analyse 1 pour favoriser le dépôt D de composants contenus dans un flux gazeux circulant dans le conduit d'analyse.
[035] Le dispositif comprend donc un conduit d'analyse 1 , dont une première extrémité forme l'entrée E du tube capillaire, et qui est apte à être amenée dans une enceinte 2 contenant de l'air à analyser, comme représenté à la figure 5, ou à être plongée dans un flacon contenant un gaz ou un liquide, comme cela est représenté dans les figures 3, 4 ou 6 à 8.
[036] Lorsque l'on choisi l'option qui consiste à créer ce refroidissement par l'effet d'une détente adiabatique, l'effet lié à ce phénomène est d'autant plus important que le diamètre du conduit d'analyse est faible et que le débit d'entrée d'air est important.
[037] En effet, la formation du dépôt est liée à la taille de la surface interne, et le refroidissement de l'air est lié à l'ampleur de la détente adiabatique, et donc au volume aspiré. L'homme de l'art a donc intérêt à sélectionner une configuration où la surface sera prépondérante par rapport au volume.
[038] Le choix d'un tube capillaire de silice 1 , comme conduit d'analyse est dans ce contexte le choix le plus judicieux.
[039] Ces tubes capillaires sont également proposés dans des diamètres internes- externes très variés, et la longueur est laissée à l'initiative du réalisateur du dispositif. De plus, ces tubes sont livrés recouverts d'un matériau protecteur qui leur assure une flexibilité suffisante pour être manipulés sans précaution particulière.
[040] Dans un montage préférentiel, le choix pourrait être un tube capillaire de silice de 375 μιτι de diamètre externe. Ces derniers sont proposés à titre d'exemple avec des diamètres internes allant de 20 pm à 700 pm. Les résultats présentés dans le cadre de la présente description ont été obtenus à l'aide d'un tube capillaire de 75 μηι de diamètre. Ce diamètre est également celui qui convient le mieux pour réaliser la séparation électrophorétique comme on le verra ultérieurement.
[041] La fonction "aspiration" est assurée par une pompe 3 placée à la sortie du conduit d'analyse et qui crée une dépression apte à engendrer un courant d'air au sein du conduit d'analyse dont le débit peut varier de 0.001 μΙ/h à 150 ml/min.
[042] Le débit de la pompe sera suffisant pour réaliser la détente adiabatique la plus importante possible à l'entrée du tube capillaire. Une pompe de type "à seringue" permet de répondre à la plupart des configurations observées.
[043] Le montage proposé à la figure 3 et dont on appréciera l'intérêt par la suite, consiste à installer un flacon étanche 4 entre la deuxième extrémité du tube capillaire 1 et la pompe 3. De la sorte, la pompe 3 crée une dépression dans le flacon étanche. Cette dépression permet d'aspirer indistinctement les liquides ou les gaz susceptibles d'être introduits à l'entrée du tube capillaire.
[044] Pour faire fonctionner le dispositif, il suffit de mettre en route la pompe en mode aspiration pendant un certain temps, de façon à créer la détente adiabatique souhaitée à l'entrée du tube capillaire. A titre indicatif, le temps de fonctionnement nécessaire pour assurer le dépôt d'une quantité significative de particules est compris entre 1 et 10 minutes.
[045] De manière alternative, le refroidissement de l'air à l'entrée du tube capillaire peut être également obtenu à l'aide de moyens plus classiques tels que par exemple un moyen de réfrigération formé d'un serpentin entourant l'entrée du tube capillaire dans lequel on fait circuler un liquide ou un gaz à basse température, ou encore un moyen du type à effet Peltier.
[046] On peut également cumuler les effets d'une détente adiabatique avec les effets produits par des moyens de réfrigération plus classiques.
[047] Cela peut s'avérer nécessaire lorsque, par exemple, le diamètre du conduit d'analyse est trop important pour que les moyens d'aspirations soient aptes à créer une détente adiabatique suffisante ou encore, lorsque l'on cherche à accélérer la formation du dépôt de composants.
[048] La puissance frigorifique sera adaptée en conséquence, en faisant observer que plus l'abaissement de la température est important plus l'effet de condensation recherché à l'entrée du tube capillaire est efficace, et plus court sera le temps nécessaire pour obtenir la quantité de dépôt de particules utile à la réalisation de l'analyse. A titre d'exemple, un abaissement supplémentaire de température de l'air aspiré à l'entrée du tube capillaire d'une dizaine de degrés Celsius permet de diviser par deux le temps nécessaire à la formation d'un dépôt D suffisant. Collecte des dépôts internes du conduit d'analyse.
[049] Comme cela a déjà été indiqué, c'est en étudiant les phénomènes liés au nettoyage d'un conduit d'analyse d'abord, et ensuite d'un tube capillaire, que l'on s'est aperçu que le liquide utilisé pouvait jouer le rôle d'un piston.
[050] Dans la procédure conventionnelle de nettoyage d'un conduit d'analyse, on fait circuler un liquide approprié dans le conduit d'analyse. La mission de ce liquide est d'entraîner tous les composants C qui sont collés à la paroi interne du conduit d'analyse.
[051] Si la viscosité du liquide est convenablement choisie, on observe que le front d'entrée du liquide dans le conduit d'analyse 1 joue le rôle d'un piston ; au fur et à mesure de sa pénétration dans le conduit d'analyse, les composants C sont arrachés de la paroi (c'est bien la fonction attendue de nettoyage). Et il a été constaté, comme cela est illustré à la figure 2, que ces composants C restaient concentrés dans le front avant F du liquide nettoyage sans se disperser dans le liquide désigné dans la suite de la présente description comme liquide de raclage R. La méthode selon l'invention s'appuie utilement sur cette observation.
[052] Dans ces conditions, il est donc tout à fait possible d'analyser la présence de composants C et éventuellement certaines de leurs caractéristiques, lorsque le front F passe sous un moyen de détection adapté, et de récupérer à la sortie du conduit d'analyse la partie frontale F du liquide de raclage R qui contient les composants C qui ont été arrachés au conduit d'analyse dans le but de réaliser des analyses ultérieures pour identifier la nature des composants.
[053] Il a été observé que plus le diamètre du conduit d'analyse était important, plus la viscosité du liquide de raclage R devait être importante pour faire en sorte que les composants C recherchés soient concentrés dans le front dudit liquide.
[054] A contrario, cette viscosité peut être beaucoup plus faible pour un tube capillaire. Pour un tube capillaire de 75 pm de diamètre interne, l'eau, l'alcool, la soude, l'acide chlorhydrique, peuvent être utilisés sans problème. Dans ces dimensions, la tension de surface du liquide de raclage R devient en effet prépondérante par rapport aux effets liés à la viscosité, et c'est cette première propriété qui assure l'effet de piston recherché.
[055] On veillera également à la compatibilité du liquide de raclage R avec les composants C qui sont arrachés de la paroi interne du tube capillaire, en s'assurant que ledit liquide de raclage ne dégrade pas ces mêmes composants.
Identification de la présence de composants circulant dans le conduit d'analyse.
[056] Une fois les composants concentrés dans le front F du liquide de raclage R, une première application consiste à détecter la présence de composants dans le front F.
[057] De manière préférentielle, on choisira une technologie de détection universelle non destructive, de façon à garder l'intégrité des composants C contenus dans le front, et à laisser ouverte la possibilité d'en analyser le contenu en détail ultérieurement.
[058] Toujours de manière préférentielle, on choisira un détecteur 5 apte à fonctionner sur un tube capillaire 1 , dans lequel circule le fluide à analyser. [059] La détection par absorption UV est un principe de détection bien adapté répondant à cette double problématique. Cette technologie est effectivement universelle, et s'adapte parfaitement à un tube capillaire. Néanmoins elle est limitée en termes de sensibilité.
[060] Pour compenser ce manque de sensibilité, on choisira de préférence un dispositif émettant dans les UV profonds (dont la longueur d'onde est inférieure à 300nm). A ces longueurs d'onde d'excitation, il est possible en effet d'induire un signal de fluorescence dit natif. L'utilisation de ces lasers, en association avec des cellules optiques adaptées, amènent une amélioration significative des performances en terme de sensibilité, en particulier vis-à-vis de la détection par absorption UV (ref : 224 nm deep-UV laser for native fluorescence, a new opportunity for biomolecules détection, C. Bonin et al, J. Chromatography A. 2006) tout en gardant le coté universel et non destructeur de la détection.
[061] Le dispositif optique 5, utilisé dans l'exemple de mise en oeuvre de l'invention, reprend donc le principe de détection basé sur la fluorescence native. Il est proposé d'utiliser avantageusement le dispositif optique décrit dans le brevet FR 2 869 686, qui est non seulement compatible avec l'usage d'un tube capillaire, mais qui est aussi compatible avec la longueur d'onde d'excitation d'un laser émettant dans les UV profonds à une longueur d'onde de 224 nm. Le dispositif optique décrit dans ce brevet repose sur l'utilisation d'une cellule elliptique creuse réfléchissante.
[062] Le tube capillaire 1 , préalablement préparé avec une fenêtre (ablation sur quelques millimètres de la couche de protection de façon à laisser la silice du tube capillaire à nue), est installé à un foyer de la cellule elliptique de telle façon qu'il soit orthogonal à son grand axe, et que sa fenêtre soit centrée sur ce même foyer. Le faisceau laser incident éclaire le tube capillaire 1 à ce foyer avec un angle inférieur à 90°. Le signal de fluorescence émis par les composants C circulant dans le tube capillaire est émis à ce foyer, et est collecté au deuxième point focal de la cellule elliptique.
[063] Ce dispositif présente aussi l'intérêt de pouvoir être placé n'importe où le long du tube capillaire. L'homme de l'art pourra donc le positionner plus ou moins loin de la prise d'échantillon, en fonction des caractéristiques qu'il aura retenues pour réaliser l'aspiration de l'air et pour créer le front contenant les composants C dans le front F du liquide de raclage R. Il autorise aussi le changement de tube capillaire sans précautions particulières, ce qui peut s'avérer utile lorsque l'on cherche à optimiser le rendement du dispositif de mesure
[064] Dans un montage préférentiel du dispositif, la même pompe à seringue 3 qui est utilisée pour crée le dépôt D sur les parois internes du tube capillaire par détente adiabatique, sera utilisée aussi pour aspirer le liquide de raclage R qui créera sur son front F de circulation dans le tube capillaire 1 une sorte de bouchon où seront concentrés les composants C contenu dans le dépôt D. Avantageusement, on pourra utiliser la pompe à seringue 3 et le flacon étanche 4 dans le montage décrit précédemment.
[065] Lors du passage du front F devant le détecteur, La présence d'un signal de fluorescence indique la présence ou non de composants C dans le front F du liquide de raclage R. Il est également possible d'utiliser un dispositif optique équipé d'un monochromateur et d'un détecteur de lumière permettant de détecter simultanément l'ensemble du spectre lumineux comme une barrette de diodes de détection, ou encore une caméra CCD, du type décrit dans la publication FR 2 869 686 de manière à détecter le spectre d'émission de fluorescence des composants C contenus dans le front F et dont les longueurs d'onde peuvent être comprises entre 280 nm et 2 μΐη. La forme de ce spectre peut donner des informations utiles sur la nature des composants C contenus dans le front F.
Identification et quantification de composants collectés par le conduit d'analyse
[066] L'identification et la quantification des composants dans la partie frontale F du fluide de raclage R fait appel à des moyens plus adaptés. En effet, l'origine de ces composants C peut être très variée : particules, micro-organismes, molécules,...
[067] Pour effectuer cette analyse, on maintient la dépression dans le tube capillaire 1 et dans l'enceinte 4 après le passage du front F dans la cellule du détecteur de fluorescence native 5. Le front du liquide de raclage arrive alors à l'extrémité du tube capillaire sans déformation notable. La nature du front est préservée et ne varie pas en composition.
[068] En maintenant la dépression dans le tube capillaire, on récupère dans le réservoir étanche 4 la première goutte G, formée en sortie du tube capillaire et telle que représentée à la figure 7, afin d'en analyser le contenu. Préférentiellement, on peut disposer un réceptacle 6 dans ledit réservoir étanche 4 de manière à recueillir ladite première goutte G de liquide. Ce réceptacle peut utilement être associé à des moyens d'homogénéisation (non représentés) aptes à conditionner le fluide contenu dans ledit réceptacle. 2
[069] Les technologies permettant d'assurer les fonctions essentielles d'identification et de quantification des composants C contenus dans le front, sont connues en soi de l'homme du métier.
[070] A titre préférentiel, on choisira une technique de mesure adaptée à de faibles quantités d'échantillon telle que l'électrophorèse capillaire dont l'intérêt est également de pouvoir être automatisée relativement facilement. Dans le cas présent, c'est une technologie bien adaptée, dans la mesure où le tube capillaire 1 et le détecteur de fluorescence native 5 utilisés pour la détection de la présence de composant du dispositif peuvent être aussi utilisés pour la séparation électrophorétique et la quantification des composants C contenus dans le front.
[071] On pourra utiliser le même détecteur de fluorescence native 5 utilisant un laser émettant dans l'ultraviolet profond pour effectuer l'analyse des signaux émis par le passage des différents composants C dans le tube capillaire 1 et séparés sous l'action de la différence de potentiel appliquée entre l'entrée et la sortie du tube capillaire. L'analyse des signaux obtenus en termes d'amplitude, de spectre et de décalage dans le temps, permet d'obtenir les indications d'identification et de quantification par comparaison avec un signal obtenu préalablement avec un composant pur.
[072] Il serait également possible de faire appel à des moyens d'identification tels que la chromatographie haute pression sous forme liquide, dont la mise en œuvre nécessite des moyens plus lourds.
[073] Pour réaliser la séparation électrophorétique elle-même, on dispose les électrodes aux deux extrémités du tube capillaire comme cela est représenté à la figure 8. Une première extrémité du tube capillaire peut plonger alternativement dans le réceptacle 6 contenant l'échantillon à analyser et formé par la goutte G provenant du front du liquide de raclage, et dans un flacon contenant un liquide tampon T. Cette fonction peut être assurée manuellement ou par un automate.
[074] La seconde extrémité du tube capillaire est placée dans un flacon destiné à recevoir le liquide tampon T en sortie du tube capillaire. Ce flacon peut lui-même être maintenu en dépression par la pompe 3.
[075] La tension appliquée par le générateur entre les deux extrémités du tube capillaire est comprise entre 20 000V et 30 000 V. [076] L'instrument comprend également les modules nécessaires pour réaliser une séparation électrophorétique, tels qu'un générateur de haute tension, une régulation de température du tube capillaire, ainsi que les logiciels de contrôle et d'acquisition adaptés.
[077] La mise en œuvre de la méthode selon l'invention comprend les étapes suivantes :
5 Etape 1
[078] En référence aux figures 3 et 4, le tube capillaire 1 est nettoyé, au moyen d'un liquide de nettoyage W approprié. L'extrémité du tube capillaire est plongée dans un flacon 2 préalablement rempli dudit liquide de nettoyage W comme cela est illustré à la figure 4. Ce liquide de nettoyage peut être de l'eau, une solution à base de soude, une solution à
Q base d'acide La fonction aspiration du liquide de nettoyage est assurée par la pompe 3, et le liquide de nettoyage est récupéré en sortie du tube capillaire dans le flacon 4. Le détecteur de fluorescence native 5 est utilisé pendant cette opération de nettoyage pour vérifier que le tube capillaire a été convenablement nettoyé. Le temps de nettoyage dépend du résultat donné par le détecteur de fluorescence native. [079] A titre d'exemple, une procédure de nettoyage peut comporter des aspirations successives d'air et d'eau. Aussi, il est important de sélectionner une référence parfaitement stable pour l'air utilisé. Ce peut être tout simplement de l'air A contenu dans un flacon 2 dont on a vérifié préalablement la qualité de son contenu gazeux comme cela est illustré à la figure 3. Il est à noter que cet air A peut être utilisé comme une référence
Q pour des mesures ultérieures. Puis l'extrémité du tube capillaire est plongée dans le liquide W de nettoyage comme cela est illustré à la figure 4.
[080] Le cycle peut être répété autant de fois que nécessaire de manière à vérifier la stabilité et la répétabilité de l'opération de nettoyage.
[081] Lorsque le tube capillaire est propre, le signal de sortie du détecteur de fluorescence native se présente de la façon illustrée à la figure 9.
[082] Cette mesure permet de constater que le liquide de nettoyage W ne contient aucun élément polluant, et que la reproductibilité des cycles est excellente.
Etape 2 :
[083] La première extrémité E du tube capillaire est dégagée de son flacon, pour être positionnée de façon à prélever l'air à analyser comme cela est illustré à la figure 5. La pompe 3 est mise en route pendant le temps nécessaire pour créer un dépôt D suffisant au niveau de l'entrée E du tube capillaire cet air en créant une détente adiabatique comme cela a été décrit ci-dessus.
[084] A titre d'exemple, pour des vapeurs d'essence et un débit d'air de 75 μΙ/min, le temps d'aspiration retenu est 10 minutes.
[085] Pendant l'opération d'aspiration de l'air, le détecteur de fluorescence native est susceptible de détecter des composants C contenus dans l'air. Le niveau de détection est fonction des éléments qui sont contenus dans l'air, et des conditions dans lesquelles se fait l'aspiration, le diamètre interne du tube capillaire et le débit d'aspiration entre autres.
[086] Le signal de sortie du détecteur de fluorescence native se présente de la façon illustrée à la figure 10.
[087] Dans cet exemple particulier, on constate effectivement la présence de composants C dans l'air aspiré, et cette présence décroît avec le temps.
[088] Le phénomène de décroissance du signal de fluorescence correspond à la création de la détente adiabatique à l'entrée du tube capillaire. En effet, le dépôt de composant à l'entrée du tube capillaire a pour effet de réduire le diamètre d'aspiration. Ce diamètre se réduisant, la détente adiabatique s'accroît, et la quantité d'air aspiré diminue. C'est donc en toute logique que le signal collecté par le détecteur de fluorescence native décroît. Il est à noter que si la pompe d'aspiration est maintenue pendant un temps trop long, le tube capillaire se bouche.
[089] La présence ou non de composants est déjà une information qui peut être utilisée pour une première vérification.
[090] On observera que les composants C contenus dans le dépôt D échappent à tous moyens d'analyse de l'air qui serait disposé en aval du lieu où ces particules se déposent, ce qui d'une certaine manière fausserait la nature des résultats obtenus.
Etape 3 :
[091] La première extrémité du tube capillaire 1 est plongée dans un flacon rempli du liquide de raclage R, comme cela est illustré à la figure 6. Le liquide de raclage R est aspiré par la dépression formée dans le flacon étanche 4 par la pompe 3, et le font F embarque le dépôt D de composants C déposé à l'entrée E du tube capillaire 1. Le front F circule jusqu'à la fenêtre du tube capillaire placée sous le détecteur de fluorescence native 5 pour assurer la détection des composants C contenus dans le front, et ensuite jusqu'à l'autre extrémité du tube capillaire, pour être finalement recueillie dans le réceptacle 6 destiné à cette fonction comme illustré à la figure 7.
[092] Le temps de fonctionnement sera adapté, de façon à ce que le liquide circulant dans le tube capillaire arrive à l'extrémité plongeant dans le réceptacle 6 dans lequel on recueille une goutte G de liquide.
[093] Le détecteur de fluorescence native 5 est utilisé pendant cette opération pour identifier la présence de composants C dans le front F du liquide de raclage R.
[094] Le signal de sortie du détecteur de fluorescence native pour une longueur d'onde de 310nm se présente de la façon illustrée à la figure 11.
[095] Le pic de détection correspond au passage du front F dans lequel sont concentrés les composants C.
[096] Il est à noter que, lorsque le front F est identifié par le détecteur de fluorescence native 5, il est également possible d'effectuer une analyse spectrale du signal pour obtenir des informations qualitatives et quantitatives sur les composants C contenus dans le front F. Cette analyse spectrale est obtenue en remplaçant le tube photomultiplicateur par une caméra CCD ou par une barrette de diodes, ou bien en utilisant un composant à tubes photomultiplicateurs multiples.
[097] Ainsi, dans le cas de l'analyse des composants émis par un liquide odoriférant, qui se manifestent le plus souvent par une odeur détectable par les sens, on observe une évolution de la réponse spectrale en fonction du temps. En effectuant un certain nombre de cycles de mesure on est à même de réaliser un diagramme temporel, tel que celui illustré à la figure 12, qui est susceptible de représenter une sorte de signature de l'odeur émise par le liquide odoriférant. Etape 4 :
[098] Une fois la collecte des composants G contenus dans le front F terminée, le tube capillaire est nettoyé selon la procédure décrite à l'étape 1 en référence aux figures 3 et 4.
Etape 5 :
[099] Le tube capillaire 1 est ensuite conditionné pour pouvoir assurer une séparation électrophorétique. Les deux extrémités du tube capillaire sont plongées dans des flacons remplis de liquide tampon T, terme générique pour qualifier le liquide destiné à assurer la séparation électrophorétique.
[0100] Dans un premier temps, en référence à la figure 8, on remplit le tube capillaire 1 à l'aide du liquide tampon en faisant circuler le liquide à l'intérieur du tube capillaire. La pompe 3 est utilisée pour assurer ce conditionnement.
[0101] Puis on présente, à une extrémité du tube capillaire, le réceptacle 6 contenant le front F du liquide de raclage recueilli à l'étape précédente et renfermant les composants C à analyser, de manière à introduire un échantillon S du liquide à analyser dans le tube capillaire, soit par dépression avec la pompe, soit par un champ électrique généré par le générateur de haute tension.
[0102] Une fois l'échantillon S injecté, l'extrémité du tube capillaire est de nouveau plongée dans le flacon rempli de liquide tampon T, et la séparation peut commencer sous l'action du champ électrique généré par le générateur. La tension appliquée entre les bornes est de l'ordre de 30 000 V.
[0103] Le passage des composants C sous du détecteur de fluorescence native génère des pics, qui permettent d'identifier les composants séparés individuellement en comparant le temps d'apparition de ce signal avec le temps d'apparition obtenu avec un composant témoins pur. Il est également possible de quantifier les composants en mesurant les aires de ces mêmes pics par comparaison avec les signaux de référence préalablement obtenus en mesurant des échantillons témoins contenant un composant pur.
[0104] Il va de soi que l'ensemble des 5 étapes est facilement automatisable, en particulier lorsque les moyens 5 d'analyse par fluorescence native et par électrophorèse sont identiques.

Claims

REVENDICATIONS
1) Méthode d'analyse de traces de composants (C) présents dans un volume d'air comprenant les étapes suivantes :
- on fait circuler pendant un temps donné l'air à analyser dans un conduit d'analyse (1) de faible diamètre en abaissant la température de l'air au niveau de l'entrée (E) du conduit d'analyse (1), de manière à provoquer une condensation de l'humidité contenue dans l'air sur les parois internes du conduit d'analyse entraînant le dépôt (D) des composants (C) sur lesdites parois internes,
- on fait circuler un liquide de raclage (R) dans ledit conduit d'analyse (1), de sorte que les traces de composants (C) sont concentrées dans le front (F) dudit liquide de raclage (R),
on détermine la présence, la nature ou la concentration des composants (C) présents dans ledit front (F). 2) Méthode d'analyse selon la revendication 1 , dans laquelle on utilise un conduit d'analyse (1) de type tube capillaire, d'un diamètre interne inférieur à 700 μηπ.
3) Méthode d'analyse selon la revendication 2, dans laquelle on abaisse la température en créant une dépression à la sortie du tube capillaire (1) de manière à provoquer à l'entrée (E) du tube capillaire (1) une détente adiabatique de l'air entrant dans ledit tube.
4) Méthode d'analyse selon l'une des revendications 1 à 3, .dans laquelle on refroidit l'air à l'entrée du conduit d'analyse (1) à l'aide de moyens de réfrigération disposés autour de la paroi extérieure dudit conduit d'analyse (1).
5) Méthode d'analyse selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle, à l'aide d'un moyen de détection par fluorescence native (5), on analyse la réponse spectrale obtenue lors du passage du front (F) du liquide de raclage (R) dans la cellule du détecteur (5) pour déterminer la présence de traces de composants (C) au sein dudit front (F).
6) Méthode d'analyse selon la revendication 5, dans laquelle, à des intervalles de temps donnés, on analyse l'air contenu dans ledit volume d'air de manière à définir l'évolution dans le temps des réponses spectrales causées par les traces de composants (C).
7) Méthode d'analyse selon l'une des revendications 3 à 6, dans laquelle on recueille le front (G) contenant les composants (C) à analyser dans un réceptacle (6) placé en sortie du conduit d'analyse (1 ).
8) Méthode d'analyse selon la revendication 7, dans laquelle on détermine la composition et la concentration des composants (C) présents dans le front (F) du liquide de raclage (R) par électrophorèse capillaire.
9) Méthode d'analyse selon la revendication 8, dans laquelle on utilise le même tube capillaire (1) pour recueillir les traces de composants (C) et effectuer l'analyse par fluorescence native et l'analyse par électrophorèse capillaire des composants (C) contenus dans le front (F) du liquide de raclage (R).
10) Méthode d'analyse selon la revendication 9, dans laquelle on utilise le même détecteur (5) pour effectuer l'analyse par fluorescence native et l'électrophorèse capillaire.
11) Dispositif d'analyse de traces de composants (C) présents dans l'air comprenant un détecteur de fluorescence (5) comprenant un laser émettant dans les UV profonds un faisceau d'excitation d'un flux de matière circulant dans un conduit d'analyse (1) formé d'un matériau transparent, un dispositif optique permettant de cibler cette excitation, et un détecteur de lumière permettant le recueil de la fluorescence émise par ledit flux de matière,
des moyens de circulation (3) aptes à faire transiter successivement un fluide liquide et un fluide gazeux dans le conduit d'analyse (1) depuis une entrée vers une sortie,
caractérisé en ce que des moyens de refroidissement sont disposés à l'entrée (E) du conduit d'analyse (1).
12) Dispositif d'analyse selon la revendication 11, dans lequel les moyens de circulation sont formés par une pompe d'aspiration (3) apte à créer une dépression à la sortie du conduit d'analyse (1) et dont le débit est adapté pour créer une détente adiabatique à l'entrée (E) dudit tube apte à refroidir l'air entrant dans ledit conduit d'analyse (1).
13) Dispositif d'analyse selon la revendication 12, dans lequel des moyens permettent de diriger l'entrée du conduit d'analyse (1) alternativement vers le volume d'air que l'on cherche à analyser, vers un flacon contenant un liquide de raclage (R), vers un flacon contenant un liquide tampon (T) ou vers un réceptacle (6) dans lequel à été préalablement recueilli un volume de liquide contenant les composants (C) à analyser.
14) Dispositif d'analyse selon l'une des revendications 11 à 13, dans lequel le conduit d'analyse (1) est un tube capillaire de diamètre interne inférieur à 700μΐη. 15) Dispositif d'analyse selon l'une des revendications 1 1 à 14, dans lequel le dispositif optique comprend une cavité elliptique de révolution, arrangée de sorte que le faisceau et le conduit d'analyse traversent le dispositif optique au moyen de passages aménagés dans ledit dispositif optique, l'axe du faisceau laser et l'axe du conduit d'analyse étant tous deux centrés sur un des points focaux du dispositif optique, étant tous deux orthogonaux à l'axe de révolution du dispositif optique et faisant entre eux un angle inférieur à 90°, de telle façon que le point d'excitation du flux matière circulant dans le conduit d'analyse corresponde au point focal de la cavité et que la collecte de la lumière émise ou transmise par le flux de matière circulant dans le conduit d'analyse par une ouverture judicieusement disposée à proximité du deuxième point focal de la cavité optique puisse être effectuée à l'extérieur du dispositif.
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