FR2761278A1 - Procede et dispositif de mise en suspension de particules lourdes d'un solide dans un liquide - Google Patents
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Abstract
Procédé de mise en suspension de particules (1) d'un solide dans un volume (2) prédéterminé de liquide, contenu à l'intérieur d'un contenant (3), à partir d'un dépôt (4) desdites particules sédimentées sur le fond (3a) dudit contenant, baigné dans ledit volume de liquide, caractérisé en ce qu'on établit un circuit gazeux (5) dans le contenant, pour partie au contact direct du liquide (2), selon une boucle comprenant au moins deux flux (5a, 5b) sensiblement parallèles séparés par une perte de charge (6) sensiblement parallèles séparés par une perte de charge (6) située au niveau du fond (3a) du contenant (3), et on alterne un courant gazeux parcourant ledit contenant selon ledit circuit (5) gazeux.
Description
La présente invention concerne la mise en suspension de particules d'un solide dans un volume prédéterminé de liquide. Plus particulièrement, l'invention s'intéresse à la mise en suspension, ou remise en suspension de particules, lorsque celles-ci sont contenues dans un contenant, avec un volume prédéterminé de liquide, les particules étant pour partie rassemblées sous la forme d'un dépôt ou sédiment, baigné par le liquide au fond du contenant.
L'état physique particules/liquide, précédemment décrit et défini, est rencontré en particulier dans certains protocoles ou procédés d'analyse, notamment biologiques, mettant en oeuvre des particules relativement lourdes, par exemple constituées chacune par un substrat magnétique auquel par exemple est lié un réactif ou un analyte. Pour engager ou poursuivre le procédé d'analyse, il est essentiel de mettre en suspens ion ou remettre en suspension les particules dans le volume prédéterminé de liquide à l'intérieur du contenant, faute de quoi les particules ayant sédimenté sont soustraites du processus d'analyse, et faussent le résultat de ce dernier, en termes de fiabilité, sensibilité et reproductibilité.
Jusqu'à présent, la mise en suspension de ces particules est effectuée par des moyens mécaniques ou fluidiques, par exemple par passage d'un courant gazeux au sein du volume liquide, dans le contenant, au voisinage ou au contact du dépôt des particules sédimentées. Une telle opération conduit en général à la formation de mousse, au niveau de l'interface entre le volume liquide et l'atmosphère interne au contenant; elle doit donc être soigneusement contrôlée pour limiter, et si possible supprimer la formation de mousse, qui gêne notamment toute mesure optique postérieure, au travers du contenant. Au total, cette mise ou remise en suspension de particules, à partir d'un dépôt au fond d'un contenant, le tout dans un volume prédéterminé de liquide, représente une opération délicate, et relativement longue.
La présente invention a donc pour objet un procédé de mise en suspension, relativement "doux", tout en restant efficace, en ce qu'il ne perturbe pratiquement pas l'interface entre le volume prédéterminé de liquide et l'atmosphère gazeuse contenue dans le contenant, par exemple une cuvette d'analyse.
Conformément à la présente invention, de manière surprenante, on a découvert que le résultat recherché pouvait être obtenu en établissant un circuit gazeux dans le contenant, pour partie au contact direct du liquide selon une boucle comprenant au moins deux flux sensiblement parallèles, séparés par une perte de charge située au niveau du fond du contenant, et en alternant un courant gazeux parcourant ledit contenant selon ledit circuit gazeux.
De manière préférentielle, des billes solides inertes sont disposées librement au fond du contenant.
La présente invention est maintenant décrite par référence à la figure unique, en annexe, qui représente de manière schématique, en coupe verticale, un dispositif conforme à l'invention.
Un dispositif conforme à l'invention comprend de manière générale
- un contenant 3 pour recevoir un volume 2 prédéterminé de liquide, et des particules 1 d'un solide, dispersées normalement au sein du contenant, dans le volume de liquide, par exemple une phase aqueuse ; ce contenant 3 a un fond plat 3a et un col 3b
- au moins un conduit 10, disposé et pénétrant à l'intérieur du contenant 3, dont une extrémité émerge du col 3b, en ménageant avec ce dernier un interstice tubulaire, et dont l'autre extrémité perforée 6 est située au niveau et contre le fond 3a du contenant, en ménageant ainsi comme décrit ci-après une perte de charge localisée entre la bordure inférieure du conduit 3 et le fond 3a en vis-à-vis
- un bouchon 13 obturant l'extrémité supérieure du conduit 10, dans lequel est ménagé un passage axial 13a
- et des billes 9 inertes, solides, disposées librement sur le fond 3a du contenant.
- un contenant 3 pour recevoir un volume 2 prédéterminé de liquide, et des particules 1 d'un solide, dispersées normalement au sein du contenant, dans le volume de liquide, par exemple une phase aqueuse ; ce contenant 3 a un fond plat 3a et un col 3b
- au moins un conduit 10, disposé et pénétrant à l'intérieur du contenant 3, dont une extrémité émerge du col 3b, en ménageant avec ce dernier un interstice tubulaire, et dont l'autre extrémité perforée 6 est située au niveau et contre le fond 3a du contenant, en ménageant ainsi comme décrit ci-après une perte de charge localisée entre la bordure inférieure du conduit 3 et le fond 3a en vis-à-vis
- un bouchon 13 obturant l'extrémité supérieure du conduit 10, dans lequel est ménagé un passage axial 13a
- et des billes 9 inertes, solides, disposées librement sur le fond 3a du contenant.
L'ensemble conduit 10/bouchon 13 constitue si nécessaire un composant indépendant du contenant 3, pouvant être introduit et extrait du contenant 3, pour mettre ou remettre en suspension les particules 1 dont il sera question ci-après.
Il résulte de la structure ou agencement décrit précédemment que le conduit 10 détermine en relation avec le contenant 3, deux chambres 11 et 12, l'une externe par rapport au conduit 10 et l'autre interne au conduit 10, communiquant l'une avec l'autre par au moins un interstice ou passage 6 décrit précédemment, au niveau du fond 3a du contenant 3, et qui génère en fonctionnement la perte de charge dont il sera question ci-après. Ces deux chambres 11 et 12 communiquent avec l'extérieur, respectivement par l'interstice tubulaire 7, au niveau du col 3b, et l'ouverture 8 constituée par le canal axial 13a du bouchon 13. De cette manière, un circuit gazeux montré par le trait mixte 5 peut être établi dans le contenant 3, en passant par l'ouverture 7, la chambre 11, le passage 6, la chambre 12 et l'ouverture 8, ou inversement.
Un moyen de pressurisation alternée 14 est appliqué sur le bouchon 13, en relation avec l'ouverture 8, et permet d'établir dans le circuit gazeux 5 précédemment défini, successivement une surpression puis une dépression.
Le moyen 14 de préssurisation alternée permet d'établir, quel que soit le sens considéré du courant gazeux, le circuit 5 montré en trait mixte à la figure unique, dans le contenant 3, pour partie en contact direct avec le liquide 2, selon une boucle ou épingle, comprenant deux flux 5a et 5b, sensiblement parallèles, circulant dans les chambres 11 et 12 respectivement, séparés par la perte de charge 6 située au niveau du fond 3a du contenant 3. Et le fonctionnement du moyen 14 permet d'alterner le courant gazeux parcourant le contenant 3 selon le circuit 5 précédemment défini.
Le circuit gazeux ainsi établi entre ou sort du contenant 3 par les deux ouvertures 7 et 8, chacune d'entrée ou sortie, des deux flux 5a et 5b respectivement, ménagées dans le contenant 3, et isolées l'une par rapport à l'autre. Le moyen 14, en fonctionnement, applique de manière alternée par l'ouverture 8 une surpression puis une dépression.
Les conditions ou paramètres opératoires suivants peuvent être considérés
- la perte de charge représente au moins 10 mbar, et est de préférence comprise entre 10 mbar et 500 mbar, et est par exemple comprise entre 50 mbar et 200 mbar
- l'alternance du courant gazeux intervient selon une fréquence au moins égale à 3 Hz, et est de préférence comprise entre 4 Hz et 25 Hz, par exemple entre 5 Hz et 10 Hz.
- la perte de charge représente au moins 10 mbar, et est de préférence comprise entre 10 mbar et 500 mbar, et est par exemple comprise entre 50 mbar et 200 mbar
- l'alternance du courant gazeux intervient selon une fréquence au moins égale à 3 Hz, et est de préférence comprise entre 4 Hz et 25 Hz, par exemple entre 5 Hz et 10 Hz.
Exemple 1: Influence de la fréquence d'alternance du flux gazeux
Des particules Estapor M1 070/60 revêtues de phosphatase alcaline et diluées dans un tampon estradiol (Tris NaCl Prionex 5g/l) sont remises en suspension après une nuit de sédimentation à température ambiante (concentration des particules: 100Ccg/ml) . Les fréquences appliquées sont respectivement de 2,5 Hz et 11 Hz. Le pourcentage de remise en suspens ion a été obtenu par pesée négative conformément au document FR-A-2 710 410 à l'aide d'une balance magnétique Mettler AE 240, modifiée aux fins de l'expérience. L'incertitude liée à la précision de la mesure est de + ou - 2%.
Des particules Estapor M1 070/60 revêtues de phosphatase alcaline et diluées dans un tampon estradiol (Tris NaCl Prionex 5g/l) sont remises en suspension après une nuit de sédimentation à température ambiante (concentration des particules: 100Ccg/ml) . Les fréquences appliquées sont respectivement de 2,5 Hz et 11 Hz. Le pourcentage de remise en suspens ion a été obtenu par pesée négative conformément au document FR-A-2 710 410 à l'aide d'une balance magnétique Mettler AE 240, modifiée aux fins de l'expérience. L'incertitude liée à la précision de la mesure est de + ou - 2%.
Les résultats sont présentés dans le tableau 1 cidessous et dans le graphe annexé, selon Figure 2, dans lequel:
- les ordonnées représentent le pourcentage de remise en suspension
- les abscisses représentent le temps de traitement, exprimé en secondes
- les carrés noirs sont affectés aux résultats obtenus, avec une fréquence de 2,5 Hz, et les carrés blancs aux résultats obtenus avec une fréquence de 11 Hz.
- les ordonnées représentent le pourcentage de remise en suspension
- les abscisses représentent le temps de traitement, exprimé en secondes
- les carrés noirs sont affectés aux résultats obtenus, avec une fréquence de 2,5 Hz, et les carrés blancs aux résultats obtenus avec une fréquence de 11 Hz.
Tableau 1
<tb> Temps <SEP> de <SEP> remise <SEP> en <SEP> Pourcentage <SEP> de <SEP> Pourcentage <SEP> de
<tb> suspension <SEP> en <SEP> remise <SEP> en <SEP> suspension <SEP> remise <SEP> en <SEP> suspension
<tb> secondes. <SEP> à <SEP> une <SEP> fréquence <SEP> de <SEP> å <SEP> une <SEP> fréquence <SEP> de
<tb> <SEP> 2,5 <SEP> Hz. <SEP> 11 <SEP> Hz.
<tb>
<tb> suspension <SEP> en <SEP> remise <SEP> en <SEP> suspension <SEP> remise <SEP> en <SEP> suspension
<tb> secondes. <SEP> à <SEP> une <SEP> fréquence <SEP> de <SEP> å <SEP> une <SEP> fréquence <SEP> de
<tb> <SEP> 2,5 <SEP> Hz. <SEP> 11 <SEP> Hz.
<tb>
<SEP> O <SEP> 34,8 <SEP> 39
<tb> <SEP> 2 <SEP> 47,9 <SEP> 83,3
<tb> <SEP> 4 <SEP> 65,3 <SEP> 98,9
<tb> <SEP> 6 <SEP> 73,6 <SEP> 100*
<tb> <SEP> 8 <SEP> 85,5 <SEP> 100*
<tb> <SEP> 10 <SEP> 84,5 <SEP> 100*
<tb>
* signifie une incertitude de + ou - 2%.
<tb> <SEP> 2 <SEP> 47,9 <SEP> 83,3
<tb> <SEP> 4 <SEP> 65,3 <SEP> 98,9
<tb> <SEP> 6 <SEP> 73,6 <SEP> 100*
<tb> <SEP> 8 <SEP> 85,5 <SEP> 100*
<tb> <SEP> 10 <SEP> 84,5 <SEP> 100*
<tb>
* signifie une incertitude de + ou - 2%.
Comme cela ressort du tableau ci-dessus et du graphe annexé selon la Figure 2 pour une fréquence de 11 Hz, la fréquence joue un rôle important dans le procédé de l'invention. Une remise en suspension de 100% est obtenue après un temps d'agitation d'au moins 6 secondes à une fréquence de 11 Hz, alors qu'il est impossible d'obtenir une suspension homogène, même après 10 secondes d'agitation à une fréquence de 2,5 Hz.
Exemple 2: Influence des billes sur la remise en suspens ion
Des particules Seradyn C942339 revêtues de phosphatase alcaline et diluées dans un tampon estradiol (Tris NaCl Prionex 5g/l) ont été remises en suspension après un mois de sédimentation à une température comprise entre 2 et 80C (concentration des particules 100p/ml). La fréquence appliquée est de 11 Hz. Le pourcentage de remise en suspension a été obtenu par pesée négative, conformément au brevet FR-A-2 710 410, à l'aide d'une balance magnétique Mettler AE 240 modifiée aux fins de l'expérience. L'incertitude liée à la précision de la mesure est de + ou - 2%.
Des particules Seradyn C942339 revêtues de phosphatase alcaline et diluées dans un tampon estradiol (Tris NaCl Prionex 5g/l) ont été remises en suspension après un mois de sédimentation à une température comprise entre 2 et 80C (concentration des particules 100p/ml). La fréquence appliquée est de 11 Hz. Le pourcentage de remise en suspension a été obtenu par pesée négative, conformément au brevet FR-A-2 710 410, à l'aide d'une balance magnétique Mettler AE 240 modifiée aux fins de l'expérience. L'incertitude liée à la précision de la mesure est de + ou - 2%.
Les résultats sont présentés dans le tableau 2 cidessous et dans le graphe annexé selon Figure 3, dans lequel:
- les abscisses et ordonnées expriment les mêmes grandeurs et échelles que celles représentées en Fig 2
- les carrés noirs sont affectés aux résultats sans billes, et les carrés blancs aux résultats avec billes de verre de 5 mm.
- les abscisses et ordonnées expriment les mêmes grandeurs et échelles que celles représentées en Fig 2
- les carrés noirs sont affectés aux résultats sans billes, et les carrés blancs aux résultats avec billes de verre de 5 mm.
Tableau 2
<tb> Temps <SEP> de <SEP> remise <SEP> en <SEP> Pourcentage <SEP> de <SEP> Pourcentage <SEP> de
<tb> suspension <SEP> en <SEP> remise <SEP> en <SEP> suspension <SEP> remise <SEP> en <SEP> suspension
<tb> secondes. <SEP> sans <SEP> bille. <SEP> avec <SEP> des <SEP> billes <SEP> de
<tb> <SEP> verre <SEP> de <SEP> 5mm. <SEP>
<tb>
<tb> suspension <SEP> en <SEP> remise <SEP> en <SEP> suspension <SEP> remise <SEP> en <SEP> suspension
<tb> secondes. <SEP> sans <SEP> bille. <SEP> avec <SEP> des <SEP> billes <SEP> de
<tb> <SEP> verre <SEP> de <SEP> 5mm. <SEP>
<tb>
<SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> O
<tb> <SEP> 2 <SEP> 81 <SEP> 100*
<tb> <SEP> 4 <SEP> 93 <SEP> 100*
<tb> <SEP> 6 <SEP> 100* <SEP> 100*
<tb> <SEP> 8 <SEP> 100* <SEP> 100*
<tb> <SEP> 10 <SEP> 100* <SEP> 100*
<tb>
* signifie une incertitude de + ou - 2%.
<tb> <SEP> 2 <SEP> 81 <SEP> 100*
<tb> <SEP> 4 <SEP> 93 <SEP> 100*
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<tb> <SEP> 8 <SEP> 100* <SEP> 100*
<tb> <SEP> 10 <SEP> 100* <SEP> 100*
<tb>
* signifie une incertitude de + ou - 2%.
Comme cela ressort du tableau ci-dessus et du graphe annexé selon Fig 3, l'addition de billes de verre joue un rôle primordial dans le procédé de l'invention.
Une remise en suspens ion de 100% est obtenue après un temps d'agitation d'au moins 2 secondes à une fréquence de 11 Hz en présence de billes de verre, alors qu'il n'est possible d'obtenir une suspension homogène qu'après 6 secondes d'agitation en absence de billes de verre.
Claims (9)
1/ Procédé de mise en suspension de particules (1) d'un solide dans un volume (2) prédéterminé de liquide, contenu à l'intérieur d'un contenant (3), à partir d'un dépôt (4) desdites particules sédimentées sur le fond (3a) dudit contenant, baigné dans ledit volume de liquide, caractérisé en ce qu'on établit un circuit gazeux (5) dans le contenant, pour partie au contact direct du liquide (2), selon une boucle comprenant au moins deux flux (5a,5b) sensiblement parallèles séparés par une perte de charge (6) située au niveau du fond (3a) du contenant (3), et on alterne un courant gazeux parcourant ledit contenant selon ledit circuit (5) gazeux.
2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit gazeux (5) entre ou sort du contenant par deux ouvertures (7,8) d'entrée ou sortie des deux flux (5a,5b) respectivement, ménagées dans ledit contenant (3), et isolées l'une par rapport à l'autre, et on applique de manière alternée par au moins unedite ouverture (7,8) une surpression puis une dépression.
3/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que des billes (9) solides, inertes, sont dispersées librement au fond (3a) du contenant.
4/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la perte de charge (6) représente au moins 10 mbar, et est de préférence comprise entre 10 mbar et 500 mbar, et par exemple comprise entre 50 mbar et 200 mbar.
5/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alternance du courant gazeux intervient selon une fréquence au moins égale à 3 Hz, et de préférence comprise entre 4 et 25 Hz, par exemple entre 5 et 10 Hz.
6/ Dispositif comprenant un contenant (3) pour recevoir un volume prédéterminé de liquide et des particules (1) d'un solide, adapté à la mise en suspension desdites particules à partir d'un dépôt (4) de ces dernières sédimentées sur le fond (3a) dudit contenant, baigné dans ledit volume de liquide, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un conduit (10) disposé dans ledit contenant (3), déterminant dans ce dernier deux chambres (11,12) communiquant l'une avec l'autre par un passage (6) ménagé au niveau du fond (3a) dudit contenant (3), et avec l'extérieur respectivement par deux ouvertures (7,8) au moins, et un moyen de pressurisation alternée, communiquant avec au moins unedite ouverture (7,8), agencé pour établir dans le circuit gazeux (5) comprenant les deux chambres (11,12) communiquant l'une avec l'autre, successivement une surpression, puis une dépression.
7/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit (10) a la forme d'un tube pénétrant dans le contenant (3) jusqu'à un niveau inférieur, ménageant au moins un interstice (6) avec le fond (3a) dudit contenant.
8/ Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le contenant (3) comporte un col (3b) dans lequel est disposée l'extrémité supérieure du conduit (10), avec un interstice fonctionnel déterminant une ouverture (7) vers l'une (11) des deux chambres.
9/ Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'extrémité supérieure du conduit est obturée par un bouchon (13) dans lequel est ménagé un passage (13a) déterminant une ouverture (8) vers l'autre (12) des deux chambres.
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