FR2586812A1 - Procede et appareil pour la mise en oeuvre de tests d'analyse par separation dans un systeme plan - Google Patents

Abstract

LE PROCEDE CONSISTE A METTRE EN OEUVRE, SIMULTANEMENT OU SEPAREMENT, DES MESURES CHROMATOGRAPHIQUES ETOU PAR ELECTROPHORESE REALISEES EN TEMPS REEL, DES CONSTITUANTS D'UN MELANGE COMPLEXE REPARTIS SUR UNE PLAQUE PLANE COUVERTE D'UNE COUCHE DE SORBANT ET A REALISER ENSUITE, EN TEMPS DIFFERE, DES MESURES DES CONSTITUANTS RESTANT SUR LA PLAQUE DE SEPARATION. L'APPAREIL COMPORTE AU MOINS UNE PLAQUE DE SEPARATION 18 COUVERTE D'UNE COUCHE DE SORBANT 19, DES MOYENS POUR INTRODUIRE UN FLUIDE PORTEUR DANS LA COUCHE DE SORBANT 19, DES MOYENS 22 POUR INTRODUIRE UN ECHANTILLON D'UN MELANGE COMPLEXE DANS LA COUCHE DE SORBANT 19, DES MOYENS 23 POUR CONDUIRE LE FLUIDE A PARTIR D'AU MOINS UN BORD DE LA PLAQUE DE SEPARATION 18, UNE UNITE DE DETECTION E COMPORTANT AU MOINS UN ELEMENT DE MESURE EN TEMPS REEL ET UNE UNITE DE CAPTAGE F DISPOSEE EN FACE DE LA SURFACE DE LA PLAQUE DE SEPARATION 18.

Description

PROCEDE ET APPAREIL POUR LA MISE EN OEUVRE DE TESTS D'ANALYSE

PAR SEPARATION DANS UN SYSTEME PLAN

La présente invention se rapporte à la chromatographie et/ou à l'électrophorèse en vue de permettre des tests multiphases et multidimensionnels réalisant, en temps réel (en direct) et en temps différé (en

dérivation) la détermination des paramètres caractéristiques des consti-

tuants d'un mélange complexe. Elle concerne plus particulièrement un procédé et un appareil pour la mise en oeuvre de tests d'analyse par séparation en utilisant un moyen fluide pour séparer les constituants d'un

mélange complexe comportant un grand nombre de constituants à identifier.

Le procédé qui est proposé comporte les étapes suivantes connues de l'homme de l'art et consistant à: 1.- introduire l'échantillon d'un mélange complexe dans une couche de sorbant ou d'agent de sorption couvrant une plaque de séparation et formant une pluralité de canaux pour transporter le moyen fluide dans les canaux jusqu'à au moins un bord de la plaque de séparation; 2.- introduire un moyen fluide porteur dans les canaux de la plaque de séparation; 3.- agencer une plaque de séparation portant la couche de sorbant, en liaison avec des moyens obligeant le fluide porteur à s'écouler dans les canaux de la couche de sorbant; 4.obliger le moyen porteur à s'écouler et à emporter, ainsi, les composés de l'échantillon selon un ordre connu, déterminé par la

rétention des composants, le fluide porteur formant, avec l'échan-

tillon, le moyen fluide; 5.- conduire le moyen fluide à travers la pluralité de canaux jusqu'au

bord de la plaque de séparation et de là jusqu'à une unité de détec-

tion; et 6.- déterminer au moins un paramètre caractéristique des composants

entrainés dans le moyen fluide à partir de ce bord.

L'appareil comporte une plaque de séparation recouverte d'une couche de sorbant, des moyens pour obliger un fluide porteur A s'écouler sur la plaque de séparation, des moyens pour introduire le fluide porteur dans la couche de sorbant, des moyens pour introduire un échantillon d'un mélange complexe dans la couche de sorbant, des moyens pour éloigner le moyen fluide d'au moins un bord de la plaque de séparation et une unité de détection comportant au moins un élément pour réaliser des mesures en temps

réel sur le moyen fluide.

La séparation des mélanges complexes constitue une tâche de première importance pour l'analyse et il existe différents domaines o des efforts considérables ont été réalisés pour résoudre ce genre de problème, en

particulier, dans différents domaines de la chimie organique.

Les procédés techniques de séparation sont basés, la plupart du temps, sur l'électrophorése et la chromatographie, ce dernier procédé étant par nature le plus efficace. L'essentiel de ces techniques consiste à obliger un fluide porteur approprié à s'écouler dans une couche de sorbant ou d'agent de sorption. Le fluide porteur s'écoule avant ou au moment o il entre dans la couche de sorbant à travers un échantillon d'un mélange

complexe en entraînant les constituants de ce mélange dans un ordre déter-

miné par le mécanisme de rétention particulier qui les concerne. L'écoule-

ment du fluide porteur peut être réalisé, par exemple, par les forces capillaires. Il en résulte, généralement, une séparation lente. Afin d'accélérer le processus, il est connu de réaliser un écoulement force, engendré par surpression, par électro-osmose, par des forces centrifuges, par la mise en dépression, etc. L'échantillon a séparer par nature de constituant, comporte par exemple des moyens de lest et, en fonction de la quantité de ces derniers, il est courant de réaliser le nettoyage de

l'échantillon avant la séparation.

L'application d'une surpression pour obliger le fluide porteur a s'écouler, est connu, par exemple du brevet britannique i 570 760 au nom de Labor Muszeripari Muvek. L'appareil chromatographique qui est décrit dans ce document comporte une couche de sorbant agencée dans une chambre en surpression, dans laquelle un organe de couverture comportant de l'eau est appliqué sur la surface de la couche de sorbant. L'eau de l'organe de couverture est mise en surpression. La couche de sorbant formée par du gel de silice, de l'alumine ou un autre matériau organique ou minéral connu de l'homme de l'art, est ainsi disposée dans un espace ne comportant pas de vapeur d'eau. L'éluant chromatographique est adressé à une plaque de séparation portant la couche de sorbant. Au moins un bord de la plaque de séparation est obturé par imprégnation qui peut être réalisée par un mince film plastique. Afin de permettre à l'éluant de migrer dans la couche de sorbant, un canal ou un élément de plaque en plastique est disposé devant l'ouverture d'entrée pour l'éluant. Le brevet américain 4 469 601 au nom de Beaver et al. décrit la possibilité de séparer, en deux, ou le cas échéant trois dimensions. Ce système comporte l'étape consistant à sécher la plaque de séparation après la mise en oeuvre des tests selon une première dimension et a enlever, ensuite, l'éluant de sa surface, puis à mettre en oeuvre la séparation

selon une seconde dimension et à déterminer quantitativement les consti-

tuants qui ont été retirés de la plaque de séparation.

Les techniques, les systèmes et les appareils connus ont permis un développement très intensif des procédés de chromatographie a colonne dans la version plane (chromatographie en couche). Elles n'offrent, cependant, pas de solution pour le problème) résoudre lorsque les constituants restant sur la plaque de séparation ne font pas réellement l'objet d'une détermination. Ceci est dO au mécanisme de rétention et les constituants

qui restent sur la plaque signifient une perte d'information et une dégra-

dation de la fiabilité des mesures. Un autre problème est dO au fait qu'ils

contaminent la couche de sorbant.

Le brevet américain 4 469 601 mentionné ci-dessus se réfère également à la possibilité d'enlèvement en continu du fluide porteur, à partir de la plaque de séparation. Ceci permet, dans la chromatographie en couche, d'élaborer des procédés de mise en oeuvre automatique des mesures du fait que le matériau quittant la plaque de séparation peut être collecté et

mesuré dans des unités de mesure e l'aide de détecteurs d'écoulement.

L'inconvénient de cette méthode est due au fait que de nombreux consti-

tuants ne peuvent quitter que très lentement la plaque de séparation et, lorsque le temps s'écoule, le risque s'accroit que les constituants restant sur la plaque soient reliés par différents processus chimiques et physiques

et qu'ils ne puissent pas être détectés et contaminent la couche de sorbant.

Après leur combinaison, les constituants ne peuvent souvent pas être

éloignés par lavage. Cependant, la capacité de séparation peut être sensi-

blement augmentée par des tests selon deux dimensions ou plus. Ce qui signifie toujours au moins deux débuts de développements et il en résulte qu'une quantité croissante de constituants est reliée à la plaque de

séparation selon un processus irréversible. Les deux débuts de développe-

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ment ou plus sont ds au fait que l'on doit ajouter, séparément, l'éluant selon chaque dimension après le séchage de la plaque pour enlever l'éluant appliqué dans la séparation selon la précédente dimension. Les systèmes plans connus permettent des tests d'un échantillon unique dans le cas o l'on applique des développements selon deux dimensions ou plus. Le brevet américain 4 469 601 décrit l'analyse d'un plus grand nombre d'échantillons

injectés dans un fluide porteur.

Un autre problème qui se pose avec la mise en oeuvre de développement réalisée plusieurs fois sur le même échantillon est dO au fait qu'il est

nécessaire pour accélérer le processus de séchage d'augmenter la tempéra-

ture, ce qui peut dénaturer ou autrement endommager les constituants

organiques les plus sensibles.

Il est connu, pour la séparation des constituants ioniques, et en

particulier des différentes enzymes et peptides, etc., ou des ions miné-

raux, d'appliquer un processus d'électrophorése provoquant la migration des constituants en direction de la plaque de séparation vers l'un des pôles électriques, en fonction de leur polarité. L'électrophorèse peut être mise en oeuvre également dans un système a écoulement forcé du solvant, ce qui rend possible la migration et les problèmes sont ensuite les mêmes que ceux qui ont été analysés précédemment. Il est également fait référence a cette

technique dans le brevet américain 4 469 601.

L'un des buts de la présente invention est de proposer une solution

aux problèmes de l'analyse par séparation qui ont été discutés ci-dessus.

Les procédés et les appareils basés sur des systèmes plans présentent un rendement relativement faible. La présente invention propose un procédé et un appareil (système) pour en augmenter le rendement. L'invention est basée sur la reconnaissance du fait que la détection en direct ou en temps réel décrite dans le brevet américain 4 649 601 peut etre complétée par la détection en temps différé décrite dans le brevet américain 4 346 001. Ceci constitue la caractéristique nouvelle principale de l'invention et il en résulte un rendement augmenté des tests chromatographiques, du fait de la réduction du temps nécessaire pour les réaliser. Un autre aspect nouveau de l'invention est dû a l'application simultanée de l'électrophorése en même

temps que du développement chromatographique.

L'invention propose un procédé de mise en oeuvre de tests d'analyse par séparation dans un système plan en utilisant l'écoulement forcé d'un fluide porteur partiellement en surpression et comportant les étapes consistant à: - introduire au moins un échantillon d'au moins un mélange complexe dans une couche de sorbant ou de moyen de sorption couvrant une plaque de séparation et t former une pluralité de canaux permettant le transport du moyen fluide le long de ces canaux jusqu'à au moins un bord de la plaque de séparation;

- introduire un fluide porteur dans les canaux de la plaque de sépara-

tion; - agencer au moins une plaque de séparation portant la couche de sorbant, en liaison avec des moyens pour obliger le fluide porteur à s'écouler dans les canaux de la couche de sorbant; - forcer le fluide porteur à s'écouler et à entraîner, ainsi, les composants de l'échantillon selon un ordre connu déterminé par la rétention des composants, le fluide porteur constituant, avec les échantillons, le moyen fluide; - conduire le moyen fluide à travers les canaux jusqu'au bord de la

plaque de séparation et, de là, jusqu'à au moins une unité de détec-

tion; - déterminer au moins un paramètre caractéristique des composants entrainés dans le moyen fluide à partir de ce bord; - dans lequel, afin d'augmenter le rendement de la séparation, et d'améliorer les conditions de développement, il est important de continuer la détermination selon un processus continu en temps réel jusqu'à l'obtention d'une valeur donnée de la rétention; - relier la plaque de séparation à au moins unité de détection pour réaliser des mesures à la surface de la couche de sorbant; et - mesurer au moins un paramètre caractéristique du composant restant

sur la plaque de séparation.

Le fluide porteur utilisé est un éluant chromatographique et/ou un

solvant pour les tests d'électrophorèse.

Les échantillons peuvent être disposés soit en des points prédétermi-

nés de la ou les couches de sorbant, soit dans le fluide porteur avant son

introduction dans les canaux de la ou les plaques de séparation.

Le processus en temps réel est réalisé avantageusement par des moyens de détection à chambre d'écoulement et les mesures des composants restant

sont réalisées e l'aide d'un densitomètre.

Il peut être avantageux de contrôler la température d'au moins une

plaque de séparation à des instants et/ou sur des zones de surface diffé-

rents. L'écoulement forcé du fluide porteur peut être réalisé-3 l'aide d'une surpression qui est déchargée avant les mesures par l'action de la force centrifuge sur la oO les plaques de séparation, par électro-osmose sous vide. Le rendement de la séparation peut être encore amélioré en engendrant un champ électrique autour de la ou des plaques de séparation au cours de

l'écoulement forcé du fluide porteur.

Il est avantageux pour tester les conditions de mesure choisies, de relier au moins une plaque de séparation à l'unité de détection avant de

commencer le processus en temps reel.

Dans le cas o l'on utilise un matériau comportant une teneur élevée en lest, il est proposé également de nettoyer l'échantillon avant de le

mélanger au fluide porteur.

L'invention concerne également un appareil pour la mise en oeuvre des

tests d'analyse par séparation, comportant au moins une plaque de sépara-

tion recouverte d'une couche de sorbant, des moyens pour obliger un fluide porteur à s'écouler sur la plaque de séparation, des moyens pour introduire le fluide porteur dans la couche de sorbant, des moyens pour introduire un échantillon d'un mélange complexe dans la couche de sorbant, des moyens pour faire s'écouler le fluide à partir d'au moins un bord de la plaque de

séparation et une unité de détection comportant au moins un élément réali-

sant des mesures en temps réel sur le moyen fluide et comportant, afin d'augmenter le rendement des tests, une unité de détection disposée en face

de la surface de la plaque de séparation couverte de la couche de sorbant.

L'appareil selon l'invention peut avantageusement comporter des

électrodes prévues pour engendrer un champ flectrique assurant une diffé-

rence de potentiel électrique à la surface de la ou les plaques de sépara-

tion. L'appareil selon l'invention peut avantageusement être prévu avec une

plaque de séparation fixée sur un corps de base et sous un corps de couver-

ture dans une chambre fermée reliée aux moyens conducteurs, dans lequel la plaque de séparation est reliée à des moyens assurant son transport depuis

la chambre fermée jusqu'à la zone de mesure de l'unité de détection.

L'appareil selon l'invention peut comporter avantageusement un corps

de base avec une surface plane droite pour supporter la plaque de sépara-

tion et dans lequel les moyens d'écoulement forcés constituent un corps supérieur pressé sur la surface de la plaque de séparation pour former des

canaux d'écoulement forcé du fluide porteur dans la couche de sorbant.

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Un autre mode de réalisation consiste à appliquer un corps de base de forme cylindrique destiné à supporter une plaque de séparation incurvée, caractérisé en ce que les moyens d'écoulement forcé forment un corps cylindrique supérieur couvrant la plaque de séparation et l'appliquant sur le corps de base; le corps supérieur est alors réalisé en verre au quartz

ou quartzeux et relié à l'unité de détection.

La couche de sorbant peut être obturée sur au moins un bord imprégné; elle peut consister en segments agencés en croix ou en segments radiaux formant une couche circulaire sur la plaque de séparation. Les segments

peuvent être réalisés en divers matériaux.

D'autres buts, avantages et caractéristiques apparaîtront à la

lecture de la description de divers modes de réalisation de l'invention,

faite e titre non limitatif et en regard du dessin annexé o: - la figure 1 représente des diagrammes obtenus par des procédés en direct ou en temps réel et des procédés en dérivation et selon le procédé de l'invention;

- la figure 2 est une coupe transversale d'un appareil de chromato-

graphie selon l'invention à couche en surpression;

- la figure 3 est une coupe transversale d'un appareil de chromato-

graphie multicanaux à couche en surpression; - la figure 4 est une coupe transversale de l'appareil représenté à la figure 3; - la figure 5 est une représentation schématique d'une unité de

guidage utilisée dans l'appareil représenté à la figu-

re 3; - la figure 6 est une représentation schématique de la séparation chromatographique à couche en surpression et à deux dimensions;

- la figure 7 est une vue schématique en plan d'une plaque de sépara-

tion avec l'application simultanée de la séparation par chromatographie de couche et par électrophorése, en utilisant une surpression; - la figure 8 est une vue en plan d'une plaque de séparation utilisée pour des développements circulaires linéarisés; - la figure 9 est une vue en plan d'une plaque de séparation utilisée pour des développements circulaires; la figure 10 est une vue en plan d'un système de nettoyage appliqué dans l'appareil selon l'invention; et - la figure 11 est un schéma à blocs de la mise en oeuvre du procédé

selon l'invention.

Avant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, il est néces-

saire de préparer des plaques de séparation couvertes d'une couche de sorbant afin de créer des conditions permettant la migration d'un fluide porteur selon au moins une direction de transport des constituants et des composants d'un mélange complexe présent dans l'échantillon à analyser. Le moyen fluide porteur est un éluant (pour les tests chromatographiques) et un solvant (pour les test par électrophorêse) choisi en fonction des constituants à séparer. L'invention propose d'utiliser simultanément les tests par électrophorèse et les test chromatographiques et, dans ce cas, 1l'éluant doit être un solvant capable de transporter un ou plusieurs

constituants sous l'effet d'un champ électrique extérieur.

Les plaques de séparation peuvent être réalisées selon différentes formes et il est possible d'utiliser la plaque chromatographique décrite dans le brevet américain 4 469 901 de Beaver et al. La plaque de séparation est recouverte, partiellement, d'une couche de sorbant constituée par exemple de gel de silice, d'alumine, de silicate de magnésium, de talc ou de cellulose, de résine synthétique sous forme pulvérisee, de polyamide,

etc. Ces éléments ne constituent que des exemples non limitatifs de maté-

riaux organiques et minéraux et l'utilisateur pourra choisir le meilleur matériau selon les principes de mise en oeuvre bien connus. On notera qu'un matériau de base particulièrement avantageux est constitué par le sorbant qui comporte une phase inversée à liaison chimique. Les chalnes alkyles reliées par la liaison Si-O-Si-C présentant différentes longueurs, sont également avantageuses. Les couches de séparation peuvent être choisies avec différentes valeurs de surface spécifique, différentes amplitudes et distribution des pores, etc. En pratique, on peut proposer d'utiliser des

couches de sorbant avec des phases normales reliées chimiquement et compor-

tant des groupes fonctionnels diol (voisins de l'hydroxyle), amino-cyano, amino et nitro. Les couches échangeuses d'ions comportant des composés organiques et/ou minéraux peuvent être utilisées comme couches de sorbant, auquel cas on peut utiliser des groupes fonctionnels appropriés pour

obtenir le caractère cationique ou anionique requis.

Lorsque l'on met en oeuvre la séparation basée sur l'exclusion par tailles, on propose d'utiliser des gels polymérisés formés par réticulation ou des gels minéraux (gels de silice à larges pores sous forme substituée

ou chimiquement modifiée).

Pour la séparation des composants optiquement actifs, on utilisera

avantageusement les composants chiraux (optiquement actifs).

La plaque de séparation peut être réalisée en aluminium soumis A une oxydation anodique ou un matériau organique approprié, par exemple par un procédé de frittage. Dans certains cas, on peut également utiliser de facon

avantageuse des résines synthétiques.

La couche de sorbant peut être homogène en un matériau obtenu par

mélange ou peut se composer de plusieurs segments. Cette dernière possibi-

lité consiste à utiliser différents matériaux de base pour les différents segments, mais on peut également utiliser le même matériau sous une forme modifiée. Les segments forment, par exemple, un élément en croix (figure 8),

une couche de sorbant circulaire (figure 9) ou prennent une forme rectangu-

laire (figure 7).

L'épaisseur de la couche de sorbant est généralement de l'ordre de

0,05 à 5,0 mm et peut être choisie en fonction des conditions de la sépara-

tion. Dans le procédé selon l'invention, la première étape de séparation consiste à fournir un ou plusieurs échantillons munis des constituants à mesurer en un ou plusieurs points déterminés d'une ou plusieurs plaques de séparation portant une couche de sorbant appropriée. Selon les conditions de la séparation, la couche de sorbant peut être sèche ou humide. Les échantillons peuvent être transportés également à l'aide d'un fluide de transport approprié (l'éluant chromatographique et/ou le solvant nécessaire au test par électrophorèse) jusqu'à la couche de sorbant. Les échantillons peuvent être places sous forme de taches ou de bandes sur la couche de sorbant.

Le fluide porteur est réparti sur la surface de la plaque de sépara-

tion d'une façon assurant sa mise en contact avec l'échantillon. Ceci peut être réalisé indépendamment de la fourniture des échantillons ou de la façon qui a été décrite ci-dessus: les échantillons sont introduits dans le

moyen fluide porteur avant de relier ce dernier à la couche de sorbant.

Le fluide porteur est mis en circulation dans la couche de sorbant

après que celle-ci soit reliée aux échantillons (mélangée à l'échantillon) .

Ceci peut être réalisé en appliquant une surpression, des conditions d'électro-osmose, à l'aide de forces centrifuges (en faisant tourner la plaque de séparation autour d'un axe situé à l'extérieur du plan de la plaque), en la mettant sous vide (en aspirant le fluide) ou par d'autres

moyens appropriés connus de l'homme de l'art.

Le fluide porteur mis en circulation dans la couche de sorbant

transporte les constituants de l'échantillon dans un ordre temporel déter-

miné en fonction de la solubilité et du mécanisme de rétention.

On peut voir, sur la figure 1, que l'on peut obtenir quelques données optiques caractéristiques des constituants extraits de l'échantillon par le fluide porteur, en mesurant les paramètres sélectionnes et, en particulier, en mesurant la densité optique. En prenant en compte les constituants restants sur la plaque de séparation, le diagramme A de la figure 1 peut être déterminé en mesurant la densité optique. Les courbes sur les bandes 1 à 7 correspondent aux constituants donnant des résultats de mesure valables (en mesure différée ou en dérivation) et les valeurs mesurées sur les bandes 8 à 14 dénotent des niveaux difficilement acceptables. On peut obtenir le diagramme B en collectant le fluide quittant le bord de la plaque de séparation dans des canaux séparés pour chaque échantillon, à l'aide d'une mesure instantanée (en temps réel). Dans ce diagramme B, les bandes 1 à 7 donnent des pics qui sont à peine valables du fait de la

relativement grande quantité de matériaux restant sur la plaque de sépara-

tion et les pics sur les bandes 8 à 14 étant sensiblement supérieurs à ceux des bandes 1 à 7, correspondent aux constituants dont la quantité principale est entraPnee par le fluide porteur. Ceci signifie que les mesures donnent des valeurs tout à fait acceptables dans les parties a du diagramme A et b' du diagramme B, les parties b et a' de ces diagrammes comportant des

valeurs difficilement acceptables après un test relativement court.

L'essentiel de l'invention consiste en ce qu'après la création des conditions nécessaires, les constituants matériels correspondant aux bandes 1 à 7 doivent être mesurés sur la plaque de séparation, les autres constituants correspondant aux bandes 8 à 14 dans un système de mesure collectant le fluide quittant la plaque de séparation. Ceci signifie que l'on se propose d'utiliser deux unités de mesure dans un système oO la séparation est réalisée par chromatographie et/ou électrophorêse. Le procédé selon l'invention donne un diagramme C (figure 1) avec des pics

bien distincts sur les bandes 1 à 14 (parties a et b').

Le choix pour savoir o se trouve la limite entre les bandes, c'est-

à-dire la largeur des parties a et b' (le nombre de pics à analyser au cours des mesures en direct et en dérivation) dépend des conditions et, dans les cas extrêmes, il est possible de réaliser des mesures uniquement en direct ou en dérivation. Au cours des mesures en dérivation, seul le diagramme B n'est pas retenu et durant les mesures en direct, seul le

diagramme A n'est pas déterminé.

Lorsqu'on met en oeuvre le procédé selon l'invention, on doit prendre en compte les possibilités additionnelles suivantes: 1.- Le contrôle de température. La température de l'une des surfaces de

la ou les couches de séparation est contrôlée en fonction des condi-

tions de séparation. Le contrôle peut être réalisé selon des séquences de temps et d'espace prédéterminées, c'est-à-dire que les différentes

zones de surface de la couche de séparation peuvent présenter diffé-

rentes températures à différents moments temporels. De cette façon, la capacité locale et la capacité de pointe peuvent être contrôlées en fonction de quelques conditions prédéterminées. L'augmentation de la température peut être trAs importante pour augmenter de façon

suffisante la sensibilité. La température est un facteur qui influ-

ence l'écoulement du fluide porteur et, par là même, diminue la durée

des tests.

2.- La réalisation d'une mesure préliminaire sur la plaque de séparation avant que le fluide porteur n'atteigne le bord de la plaque de

séparation. De cette façon, on peut améliorer les conditions prédéter-

minées de la séparation ainsi que le rendement et la fiabilité de la séparation. 3.- L'application de plaques de séparation utilisables uniquement une ou

plusieurs fois avec une couche de sorbant de qualité homogène.

4.- La préparation d'une couche de sorbant consistant en plusieurs segments réalisés en différents matériaux ou dans le même matériau

avec différents ingrédients permettant de les modifier.

5.- La séparation, en deux dimensions, ou bi-directionnelle, c'est-à-dire par l'application simultanée d'un champ électrique ou le contrôle de température. 6.- Le nombre des échantillons peut être supérieur à 1 et, dans ce cas, le contrôle de la température permet une efficacité et une capacité locale plus grande que dans les systèmes connus. Quelques autres moyens peuvent être utiles, dans ce cas, tels que l'application d'une

couche de sorbant segmentée ou divisée.

L'appareil selon l'invention, apte à mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, va être maintenant décrit de façon plus détaillée sur la base des figures qui suivent. Cet appareil constitue un système combiné de mesure. L'utilisation de ce système fait qu'il n'est pas nécessaire d'augmen-

ter les dimensions des plaques de séparation utilisées pour les tests

chromatographiques et/ou par électrophorèse, pour augmenter le rendement.

Le système plan proposé peut être utilisé pour des tests d'analyse et de préparation et assure la séparation des constituants caractérisés par un faible facteur de capacité. Le choix approprié des couches de sorbant peut

être utilisé pour influencer l'ordre de séparation des différents consti-

tuants et pour augmenter, par là, le rendement de la séparation. On notera que le choix approprié des conditions de température peut augmenter cet

effet.

L'appareil proposé dans sa version utilisant l'écoulement forcé (figure 2) est basé sur une chambre de séparation D reliée a une unité de

détection E comportant au moins une chambre d'écoulement et à un densito-

mètre de transmission F fonctionnant par des mesures de réflection dans un

ou plusieurs canaux.

Comme il est représenté a la figure 2, la chambre de séparation D comporte une chambre fermée 15 dans laquelle un espace 16 est rempli d'un fluide pour la pression de transport, par exemple de l'eau. L'espace,

rempli par exemple par de l'eau, est relié à un moyen de surpression.

L'espace 16 est fermé d'un côté par une plaque de base 17 portant au moins

une plaque de séparation 18. La surface supérieure de la plaque de sépara-

tion 18 est couverte d'une couche de sorbant 19 dont le matériau a déjà été précisé précédemment. La couche de sorbant 19 est recouverte d'un corps supérieur approprié 20 pour réaliser les conditions de surpression dans la couche de sorbant 19. Le corps supérieur 20 peut être constitué par une seconde ou une troisième plaque de séparation 18 recouverte par une couche de sorbant correspondante 19 et, dans ce cas, la surpression réalisée dans l'espace 16 est transmise à partir d'une plaque de séparation 18 vers les

autres qui sont pressées sur la couche de sorbant 19 se trouvant endessous.

Dans le cas o l'on utilise plusieurs plaques de séparation 19, le corps supérieur 20 constitue réellement l'élément supérieur de fermeture de la

chambre fermée 15. Les éléments couvrant les couches de sorbant 19, c'est-

a-dire le corps supérieur 20 et, dans le cas o l'on utilise plusieurs plaques de séparation 18, les plaques recouvrant la couche de sorbant 19 sont équipés de moyens 21 permettant l'introduction d'un éluant approprié et/ou d'un solvant, de moyens 22 permettant l'introduction d'au moins un échantillon d'un mélange complexe et de moyens 23 pour conduire l'éluant ou le solvant jusqu'à une unité de détection E mettant en oeuvre les mesures en direct. Un densitomètre de transmission F comporte une source de lumière 25 et un capteur 24 recevant la lumière réfléchie à partir de la surface de la plaque de séparation 18 (couche de sorbant 19) disposée dans

sa zone de mesure.

L'agencement et le sens de déplacement de la plaque de séparation 18 sont représentés, pour les mesures en dérication (différées), par une ligne

en pointillés et une flèche. Dans la zone de mesure, la chambre de sépara-

tion D peut être ouverte également en levant un élément de couverture 27

représenté par une ligne en tirets.

Une autre possibilité de réalisation de l'appareil selon l'invention consiste à préparer un corps supérieur 20 de forme cylindrique recouvrant une plaque de séparation 18 de forme cylindrique. Dans ce cas, le corps supérieur 20 est réalisé en un matériau transparent tel que du verre au quartz et un organe tubulaire intérieur élastique est prévu pour obliger

l'éluant à s'écouler. Bien entendu, on peut faire tourner le corps supé-

rieur 20 avec la plaque de séparation 18 autour de l'axe central du corps

supérieur 20 et sous l'action de la force centrifuge, on provoque l'écoule-

ment forcé. Le corps supérieur transparent 20 présente l'avantage qu'après l'éloignement de l'éluant et/ou du sorbant de la couche de sorbant 19 et la mise en oeuvre des mesures en direct jusqu'à l'obtention de la valeur requise de la rétention, il n'est pas nécessaire d'enlever la plaque de séparation 18 du corps cylindrique et on peut entreprendre les mesures en

dérivation sans aucun déplacement.

Au cours du développement chromatographique, l'éluant quittant la couche de sorbant est mesuré dans la chambre d'écoulement de l'unité de détection E comportant, si nécessaire, un plus grand nombre d'éléments de

mesure. L'agencement représente 3 la figure 2 est particulièrement avanta-

geux lorsqu'il est nécessaire avant que les mesures ne soient réalisées par le densitomètre de transmission F à un ou plusieurs canaux, que la couche de sorbant 18 soit traitée d'une façon quelconque, par exemple couverte par

pulvérisation d'un réactif, séchée, chauffée ou refroidie, etc. Ces derniè-

res opérations nécessitent généralement l'enlèvement de la plaque de séparation 18 hors de la chambre fermée. Si un tel traitement n'est pas nécessaire, l'agencement cylindrique décrit ci-dessus pourra être considéré

comme très avantageux.

Les agencements schématiques des figures 3, 4 et 5 illustrent un appareil de chromatographie à couches en surpression mettant en oeuvre des tests multicanaux, en direct et en dérivation. L'appareil est couvert par un carter 28 dont la partie gauche comporte une entree 26 pour l'admission de gaz de séchage et un élément de couverture ouvrable 27. Dans cette partie gauche, il est possible d'enlever les restes d'luant et/ou de solvant de la couche de sorbant 19 après la réalisation des mesures en direct. La partie droite de cet appareil comporte, de facon similaire à l'appareil représenté à la figure 2, un espace 16 rempli d'un fluide approprié pour la surpression de transport, une plaque de séparation 18 posée sur des roues ou des billes 52 disposees dans un élément de guidage

approprié et un corps supérieur 20. Une entrée 21 est prévue pour l'intro-

duction de l'éluant ou du solvant et des entrées 30 pour l'introduction d'un ou plusieurs échantillons. Une sortie 23 recoit l'éluant et/ou le solvant avec les constituants du ou des échantillons du mélange complexe

extrait de la couche de sorbant 19. Une sortie 31 est prévue pour transpor-

ter le gaz de séchage hors de la couche de sorbant 19. Dans le corps

supérieur 20 sont prévus des moyens de liaison pour des unités de cap-

teurs 29 et des détecteurs ou des fenêtres à quartz.

Dans cet appareil, les échantillons peuvent être amenés à la couche de sorbant 19 humide ou sèche et ensuite pressés (agencement vertical) sur le corps supérieur 20. Le solvant (Mluant) atteignant le bord de la plaque de séparation 18 s'écoule devant les détecteurs 24 et quitte le système via la sortie 23. Ceci constitue la détection en direct. Les taches (bandes) de constituants restant sur la plaque de séparation 18 peuvent être évaluées de différentes manières. Une possibilité d'évaluation consiste e déplacer la plaque de séparation 18 sur les roues ou les billes 52 dans la zone de sensibilité des détecteurs 24 (agencement horizontal) ou à déplacer la plaque de séparation 18 vers la partie gauche de l'appareil o du gaz est appliqué pour sécher la couche de sorbant et oO la couche de sorbant 19 se déplace devant les détecteurs 24 (mesure en dérivation). Bien entendu, on

peut utiliser plusieurs plaques de séparation 18 dans cet agencement.

La séparation chromatographique à couche en surpression peut être réalisée par des mesures bidimensionnelles en direct ou en dérivation à l'aide d'un appareil comportant la couche de sorbant 19, comme représenté à la figure 6. La séparation est réalisée selon une étape en temps différé et en temps réel: avant le développement dans la seconde dimension, la plaque de séparation portant la couche de sorbant 19 est sortie de l'appareil, séchée et remise en place -entre les deux développements, la plaque de

séparation peut également être séchée dans l'appareil lui-même. Le dévelop-

pement dans la seconde dimension est réalisé avant la détection des consti-

tuants quittant la couche de sorbant 18 à l'aide de mesures en direct, les taches 32 sur la couche de sorbant 19 sont ensuite évaluées en déplaçant la plaque de séparation sous des détecteurs appropriés 24 représentés sur les

figures précédentes.

Le fluide porteur (éluant ou solvant) est conduit, via l'entrée 21, dans la couche de sorbant 19. Sous l'action des moyens provoquant l'écoulement force, le fluide migre vers une partie frontale droite dans les canaux 33. Les échantillons sont introduits dans un coin 34. L'écoulement du fluide est stoppé vers les bords imprégnés 35 et il est ainsi possible que le fluide s'échappe de la couche de sorbant 19 sous l'action qui le force à s'écouler. Les détecteurs 24 donnent des diagrammes tels que ceux

représentés en 36.

Sur la figure 7 est représentée schématiquement une séparation bidimensionnelle en direct et en dérivation. La couche de sorbant 19 porte des échantillons et est limitée par des électrodes 37. L'éluant qui est un solvant entre dans la couche de sorbant 19 par l'entrée 21 et migre selon un front droit dans les canaux 33 limités par le bord imprégné 35. Les électrodes 37 permettent une électrophorèse simultanée du fait qu'elles engendrent un champ électrique agissant selon une direction prédéterminée, par exemple perpendiculairement a la direction de chromatographie. Comme représenté à la figure 3, le système détecteur 24 peut être utilisé pour identifier les constituants restant sur la couche de sorbant 18 et l'éluant ou le solvant quittant la plaque de séparation couverte par cette couche de sorbant 18, est conduit à l'extérieur, via une ouverture 39 reliée a un canal collecteur 38. Apres l'achèvement du processus de séparation, les détecteurs 24 peuvent être utilisés pour évaluer les taches de constituants restant sur la couche de sorbant 19. Les flèches 40 et 41 représentent la

direction des forces agissant au cours de la séparation.

Comme représenté aux figures 8 et 9, la couche de sorbant 19 peut être constituée de plusieurs segments de forme croisée (figure 8) ou de

forme circulaire (figure 9). L'éluant ou le solvant est introduit à l'en-

trée 21 et les points d'entrée 34 servent à recevoir les échantillons. Les sorties 23 sont réalisées au bord de la couche de sorbant 19 pour conduire

à l'extérieur l'éluant ou le solvant quittant la surface de séparation.

Selon la figure 8, on peut réaliser avantageusement la chromatogra-

phie en couche circulaire linearisée, également par surpression. Les agencements du type de celui de la figure 9 permettent le développement de plusieurs échantillons. Ce dernier agencement représente la chromatographie en couche circulaire qui peut être réalisée également dans un système de

mesure en direct avec des détecteurs appropriés.

Les échantillons contaminés ou contenant une quantité importante de lest nécessitent un nettoyage qui est réalisé, par exemple, par un système représenté à la figure 10 dans lequel l'entrée 21 est reliée, via un organe de valve K, avec des réservoirs I, II, III contenant des éluants. La plaque de séparation 18 est couverte, dans ce cas, d'une couche de sorbant pour

retenir le matériau de lest.

Le système selon l'invention est représenté à la figure 11. Un échantillon 42 à analyser pénètre dans les moyens 22 pour introduire l'échantillon dans une couche de sorbant 19 qui reste sous l'action d'une

unité 43 o l'on assure l'écoulement forcé d'un solvant et/ou d'un éluant.

Ce système comporte des moyens 49 pour changer les plaques de séparation 18 si plus d'une telle plaque est appliquée dans le système. Les moyens 49 sont d'un type connu et garantissent que la plaque de séparation sur

laquelle sont terminées les mesures en direct, est transportée vers les -

mesures en dérivation. Cet écoulement forcé est réalisé sous l'action d'une surpression, de forces centrifuges, etc. et un champ électrique peut

également y être appliqué. Ceci constitue une combinaison des développe-

ments chromatique et par électrophorèse donnant dans une unité de détec-

tion E et une unité de capteurs F (qui peuvent être les mêmes), le chroma-

togramme 44 qui peut également être un diagramme d'électrophorèse. Les détecteurs 24 fournissent un signal à une unité de traitement de donnée 45 de type programmable classique, dans lequel on peut préparer un rapport imprimé 47. Les principaux éléments du système réalisent un contrôle à l'aide d'une unité de contrôle 46 apte à réguler la température, les forces agissant sur la couche de sorbant, etc. Le système selon l'invention comporte une possibilité de contrôle de la température grâce auquel, dans des conditions données, le rendement de la séparation peut être suffisamment amélioré. Les unités de contrôle de température assurent le contrôle de la température dans des zones données de la couche de sorbant selon une fonction prédéterminée. Il est évident que les variations de température influencent l'écoulement de l'éluant ou

du solvant.

Les détecteurs utilisés dans le système peuvent être du type m

ultraviolet ou 3 fluorescence ou bien basés sur des mesures de la réfrac-

tion et électrochimiques. Bien entendu, ceci ne constitue pas une énuméra-

*tion limitative.

Les différents détecteurs ultraviolets sont, par exemple, les détec-

teurs de filtres, les détecteurs de longueur d'onde variable, les détecteurs à balayage, les détecteurs avec des séries de photodiodes. Les détecteurs de bandes ou de filtres basés sur le principe de la fluorescence sont également connus. On peut également appliquer des détecteurs électro- chimiques sensibles à quelques constituants bien définis, des détecteurs

"du type massif" et des détecteurs de réaction. La séparation par électro-

phorése exige l'application d'éléments de contact, d'éléments d'entrée et de sortie électrique, d'électrodes conduisant le courant électrique vers la plaque de séparation. Le courant électrique peut être transmis par des

éléments appropries disposés dans les éléments de couverture des chambres.

Dans le système selon l'invention, la séparation chromatique et la séparation par électrophorèse peuvent être mises en oeuvre séparément ou simultanément dans les mêmes directions ou dans des directions différentes, par exemple orthogonales. Les tests pratiques ont montré que le mode le plus avantageux consistait à appliquer le développement chromatographique dans une direction et le développement par électrophorse dans la direction

perpendiculaire e cette dernière. Dans ce cas, la détection mixte, c'est-

à-dire la mesure en direct d'une partie et la mesure en dérivation de l'autre partie des constituants donnent des résultats particulièrement valables. Les moyens de traitement de données de l'invention forment deux sous-systèmes dont l'un assure l'interprétation du chromatographe (du diagramme d'électrophorèse) et l'autre sélectionne les données obtenues par les mesures. Les mesures fournissent des donnees à partir desquelles le

premier sous-système détermine les pics et leurs caractéristiques.

L'unité de traitement de données assure également le stockage des données mesurées, la préparation des rapports imprimés et l'analyse des données, si nécessaire. Les unités de commande sont d'une conception généralement bien connue pour la régulation, la coordination et la commande des conditions de mesure. Le procédé et l'appareil (le système) selon

l'invention augmentent le rendement et améliorent les conditions de mesure.

Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentes, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles a l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de

l'esprit de l'invention.

Claims (25)

REVENDICATIONS

1.- Procédé de mise en oeuvre de tests d'analyse par séparation dans un système plan par écoulement forcé et partiellement en surpression d'un fluide porteur, comportant les étapes consistant e: - introduire au moins un échantillon d'au moins un mélange complexe dans une couche de sorbant ou d'agent de sorption recouvrant une

plaque de séparation et formant une pluralité de canaux pour trans-

porter le moyen fluide dans les canaux jusqu'à au moins un bord de la plaque de séparation;

- introduire un fluide porteur dans les canaux de la plaque de sépara-

tion; - agencer une plaque de séparation portant la couche de sorbant en liaison avec des moyens obligeant le fluide porteur à s'écouler dans les canaux de la couche de sorbant; - obliger le fluide porteur à s'écouler et e emporter, ainsi, les composés de l'échantillon dans un ordre connu, déterminé par la

rétention des composants, le fluide porteur formant, avec l'échan-

tillon le moyen fluide; - conduire le moyen fluide à travers la pluralité de canaux jusqu'à au moins un bord de la plaque de séparation et, de le, jusqu'à une unité de détection; et - déterminer au moins un paramètre caractéristique des composants entraînés dans le moyen fluide à partir de ce bord; caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à: continuer la détermination selon un processus en temps réel jusqu'à l'obtention d'une valeur donnée de la rétention; - relier la plaque de séparation à au moins une unité de captage pour réaliser des mesures à la surface de la couche de sorbant; et - mesurer au moins un paramètre caractéristique des composants restant

sur la plaque de séparation.

2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide porteur est un éluant et/ou un solvant chromatographique pour un

développement par électrophorèse.

3.- Procédé selon la revendication i ou 2, caractérisé en ce que l'on

utilise un plus grand nombre de plaques de séparation.

4.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce

que l'on introduit l'échantillon dans le moyen fluide porteur avant de

l'introduire dans les canaux de la plaque de séparation.

5.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérise en ce

que l'on réalise le processus en temps réel à l'aide de moyens de détection à chambre d'écoulement et les mesures sur les composants restants à l'aide

d'un densitomètre.

6.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce

qu'il comporte en outre l'étape consistant à contrôler la température de la

plaque de séparation.

7.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on contrôle séparément la température sur différentes zones de surface de la

plaque de séparation.

8.- Procédé selon l'une des revendications i à 7, caractérisé en ce

que l'on applique une surpression pour obliger le fluide porteur à s'écou-

ler.

9.- Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il com-

porte, en outre, l'étape consistant à détendre la surpression avant d'ef-

fectuer les mesures.

10.- Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que l'on applique l'action d'une force centrifuge sur la plaque de séparation pour

obliger le fluide porteur à s'écouler en surpression.

11.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce

que l'on applique un moyen d'électro-osmose pour forcer le fluide porteur à s'écouler.

12.- Procédé selon l'une des revendications 1 3 11, caractérisé en ce

qu'il comporte, en outre, l'étape consistant à engendrer un champ élec-

trique autour d'au moins une plaque de séparation au cours de l'écoulement

forcé du fluide porteur.

13.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce

qu'il comporte, en outre, l'étape consistant à relier la plaque de sépara-

tion à l'unité de captage avant de commencer le processus en temps réel.

14.- Procéde selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé- en ce

qu'il comporte, en outre, l'étape consistant à nettoyer l'échantillon avant

de le mélanger au fluide porteur.

15.- Appareil pour la mise en oeuvre de tests d'analyses par sépara-

tion, selon le procédé décrit dans l'une des revendications 1 à 13, et

comportant au moins une plaque de séparation recouverte d'une couche de sorbant, des moyens pour obliger un fluide porteur à s'écouler sur la plaque de séparation, des moyens pour introduire le fluide porteur dans la couche de sorbant, des moyens pour introduire un échantillon d'un mélange complexe dans la couche de sorbant, des moyens pour conduire le moyen fluide à partir d'au moins un bord de la plaque de séparation et une unité de détection comportant au moins un élément pour réaliser des mesures en temps réel sur le moyen fluide, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une unité de captage (F) disposée en face de la surface de la plaque de

séparation (18) recouverte par la couche de sorbant (19).

16.- Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, des électrodes (37) prévues pour engendrer un champ électrique afin d'assurer une différence de potentiel électrique à la

surface de la plaque de séparation (18).

17.- Appareil selon la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que la plaque de séparation (18) est posée sur un corps de base et disposée sous un corps de couverture dans une chambre fermée (15) reliée aux

moyens (23) pour conduire le moyen fluide.

18.- Appareil selon l'une des revendications 15 à 17, caractérisé en

ce qu'il comporte, en outre, un corps de base (17) muni d'une surface plane apte à supporter la plaque de séparation (18) et des moyens de mise en écoulement constituant un corps supérieur (20) pressé à la surface de la plaque de séparation (18) pour former des canaux d'écoulement forcé du

fluide porteur dans la couche de sorbant (19).

19.- Appareil selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il

comporte, en outre, des moyens pour transporter la plaque de sépara-

tion (18) afin de former la chambre fermée (15) dans la zone de mesure de

l'unité de captage (F).

20.- Appareil selon l'une des revendications 15 à 18, caractérisé en

ce qu'il comporte, en outre, un corps de base (17) de forme cylindrique, destiné à supporter une plaque de séparation incurvée (18) et des moyens de

mise en écoulement constitues d'un corps supérieur cylindrique (20) recou-

vrant la plaque de séparation (18) et l'appliquant sur le corps de base, le corps supérieur (20) étant réalise en verre au quartz et relié à l'unité de

captage (F).

21.- Appareil selon l'une des revendications 15 à 20, caractérisé en

ce qu'il comporte, en outre, au moins un bord imprégné de la couche de

sorbant (19) recouvrant la plaque de séparation (18).

22.- Appareil selon l'une des revendications 15 à 21, caractérisé en

ce que la couche de sorbant (19) est composée de segments agencés sous

forme croisée sur la plaque de séparation (18).

23.- Appareil selon l'une des revendications 15 à 21, caractérisé en

ce que la couche de sorbant (19) est composée de segments radiaux formant

une couche circulaire sur la plaque de séparation (18).

24.- Appareil selon l'une des revendications 15 à 23, caractérisé en

ce que la couche de sorbant (19) est composée de segments réalisés en

différents matériaux sur la plaque de séparation (18).

25.- Appareil selon l'une des revendications 15 à 24, caractérisé en

ce que l'unité de détection (E) est un détecteur d'écoulement multicanaux relié à au moins un bord de la plaque de séparation (18) et en ce que

l'unité de captage (F) est un densitomètre optique multicanaux.