FR2887631A1 - Procede de determination de la variation de masse d'un systeme chimique, procede de criblage comprenant un tel procede de determination et installation correspondante - Google Patents

Abstract

Selon ce procédé, on place ce système chimique (38) sur un guide d'ondes (6), on fait circuler une onde acoustique dans ce guide d'ondes en la confinant sur une épaisseur (e) nettement inférieure à sa longueur d' onde, au voisinage de l'interface de ce guide d'ondes (6) avec le système chimique (38), on mesure un signal caractéristique de l'onde, représentatif de la variation de la masse de ce système chimique, et on détermine ladite variation de masse à partir dudit signal.

Description

La présente invention concerne un procédé de détermination de la variation

de masse d'un système chimique, un procédé de criblage de plusieurs systèmes chimiques comprenant un tel procédé de détermination, ainsi

qu'une installation pour la mise en uvre de ce procédé de criblage.

Au sens de l'invention, la variation de masse du système chimique précité désigne notamment, mais non exclusivement, la rétention ou la libération, ou encore le piégeage.

Dans le cas de la rétention ou de la libération, le système chimique comprend un composant de base, qui est par exemple une matrice, ainsi qu'au moins un composé cible, susceptible de s'échapper de ce composant de base. Ainsi, le ou chaque composé cible est par exemple de nature volatile.

Dans le cas de la rétention, le but habituellement recherché est qu'une quantité la plus faible possible du composé cible s'échappe du composant de base. En d'autres termes, la rétention est relative à des questions de stockage, puisqu'il s'agit en particulier d'éviter que les composés volatils ne soient perdus lors d'un stockage long. A titre non limitatif, on citera des applications dans le domaine des parfums ou des arômes, pour lesquelles le composé cible est un principe actif générant l'odeur ou l'arôme considéré.

En revanche, dans le cas de la libération, le ou chaque composé cible est destiné à s'échapper du composant de base à une vitesse qui doit être la plus contrôlée possible. A titre d'application non limitative, on citera notamment le domaine médical, pour lequel le composé cible est un principe actif, ou encore le domaine des insecticides, fongicides, pesticides ou analogues, dans lequel il s'agit de protéger les plantes par libération contrôlée de produits actifs agrochimiques.

Enfin, la variation de masse par piégeage fait intervenir un système chimique qui comprend un composant de base, telle qu'une matrice, qui est susceptible de capturer au moins un composé cible extérieur. Dans ces conditions, il s'agit le plus souvent de piéger la plus grande quantité possible d'un tel composé cible. Ce dernier est généralement nocif ou désagréable à l'égard de l'environnement, puisqu'il peut s'agir d'une molécule malodorante ou toxique.

A titre d'exemple non limitatif, on citera notamment le piégeage des molécules malodorantes, présentes dans le tabac, par l'intermédiaire d'un système chimique qui est par exemple une peinture, susceptible de recouvrir les murs d'un local. On citera également l'élimination des odeurs de réfrigérateur, de poubelle ou de toilettes par un dispositif absorbant, l'élimination des odeurs de cuisine domestique et/ou industrielle, ou encore de traitement du linge pour piéger les odeurs liées à la transpiration.

Dans le domaine de la variation de masse d'un système chimique, on connaît la norme ASTM, désignée par le numéro E2008-99, qui est intitulée Standard test method for volatility rate by thermogravimetry . Selon la procédure mentionnée dans ce document, un échantillon de type solide ou liquide est isolé dans un récipient approprié, dans lequel est ménagé une ouverture d'une dimension comprise entre 0,33 et 0,38 mm. Cet échantillon est ensuite chauffé au moyen d'un appareil d'analyse, soit à une température donnée, maintenue constante pendant un intervalle de temps fixé, soit à une température variant de manière progressive avec le temps.

La masse de l'échantillon est mesurée de façon continue, en étant exprimée en fonction soit du temps, soit de la température. On en déduit alors le taux de volatilité correspondant, selon l'une ou l'autre des méthodes évoquées ci-dessus.

La solution enseignée par cette norme présente cependant certains inconvénients, puisqu'elle ne se révèle satisfaisante que pour des corps purs, ou encore pour des compositions contenant une grande quantité de molécules volatiles. En revanche, elle n'est pas suffisamment sensible dans le cas où l'évaporation de ces molécules volatiles est faible, voire très faible. Ce manque de sensibilité impose la mise en uvre de quantités importantes de produit et/ou de temps de mesure très importants. Il n'est donc pas possible de tester un grand nombre de produits et ainsi de chercher et de trouver des solutions à des besoins, en termes de système de libération, rétention et/ou piégage.

On connaît également des procédés de détermination de la variation de la masse d'un système chimique, faisant appel à une balance à quartz. Cette dernière utilise des ondes acoustiques de volume (Bulk Acoustic Waves, ou BAW), décrites notamment dans Verwendung von Schwingquarzen zur Wagung duenner Schichten und fur Mikrowaegung , Z. Phys., 155, pp 206-222, (1959).

Une telle balance comprend généralement un disque de 25 quartz d'une épaisseur donnée, de part et d'autre duquel sont placées deux électrodes permettant de générer les ondes de volume précitées. La sensibilité à l'effet de masse de cette balance peut être définie comme le rapport de la variation de fréquence relative sur la variation de 30 masse surfacique.

Cette solution alternative implique également certains inconvénients, liés en particulier à la faible sensibilité de la balance à quartz décrite ci-dessus.

Ceci étant précisé, l'invention vise à remédier aux différents inconvénients de l'art antérieur évoqués ci-dessus. Elle vise en particulier à mettre en uvre un procédé permettant de déterminer avec une grande sensibilité la variation de masse d'un système chimique. Elle vise également à conférer une grande rapidité à ce procédé de détermination.

A cet effet, elle a pour objet un procédé de détermination chimique, dans guide d'ondes, guide d'ondes inférieure à de la variation de masse d'un système lequel on place ce système chimique sur un on fait circuler une onde acoustique dans ce en la confinant sur une épaisseur nettement sa longueur d'onde, au voisinage de l'interface de ce guide d'ondes avec le système chimique, on mesure un signal caractéristique de l'onde, représentatif de la variation de la masse de ce système chimique, et on détermine ladite variation de masse à partir dudit signal.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - on confine l'onde acoustique dans le guide d'ondes sur une épaisseur inférieure à 25%, de préférence inférieure à 15%, de sa longueur d'onde; - on fait circuler une onde de Love dans le guide d'ondes; - on fait circuler une onde de plaque dans le guide d'ondes; - on fait circuler une onde de surface dans le guide d'ondes; - on fait circuler l'onde acoustique dans le guide 30 d'ondes à une longueur d'onde comprise entre 1 et 100pm, de préférence entre 5 et 50pm; - l'épaisseur du guide d'ondes est comprise entre 0,1 et 10pm, de préférence entre 0,5 et 5pm; - l'épaisseur du système chimique, placé sur le guide d'ondes, est comprise entre 10nm et lpm, de préférence entre 50 et 500nm; - le signal caractéristique de l'onde, représentatif de la variation de masse du système chimique, est constitué par la variation de la fréquence de l'onde en fonction du temps; - on ajoute un additif, notamment un solvant, au système chimique, de manière à former un mélange liquide, on pulvérise ce mélange liquide sur le guide d'ondes, et on laisse l'additif s'évaporer, de sorte que le système chimique se présente sous forme d'un film sur le guide d'ondes, après évaporation de cet additif; - le système chimique comprend un composant de base, ainsi qu'au moins un composé cible susceptible de s'échapper de ce composant de base, la variation de la masse étant caractéristique de la rétention ou de la libération du ou de chaque composé par le composant de base; - le composant de base est une matrice, en particulier un polymère, alors que le ou chaque composé cible est un composé volatil; - la matrice est de l'éthylcellulose, de l'acétate de cellulose ou de polyvinylpyrolidonne, alors que le 25 composé volatil est du menthol; - le système chimique comprend un composant de base ainsi qu'au moins un composé cible, susceptible d'être piégé par ce composant de base, la variation de masse étant caractéristique du piégeage du ou de chaque composé cible par le composant de base.

L'invention a également pour objet un procédé de criblage de plusieurs systèmes chimiques, dans lequel on prépare lesdits plusieurs chimiques, on détermine les variations de masse de chaque système chimique selon le procédé tel que défini ci-dessus, et on identifie au moins un système chimique préféré, présentant une variation de masse préférée, parmi lesdits plusieurs systèmes chimiques.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - lesdits plusieurs systèmes chimiques présentent des caractéristiques différentes; - lesdits plusieurs systèmes chimiques possèdent des compositions différentes; entre chaque étape de détermination, on modifie au moins un paramètre du milieu ambiant dans lequel est placé chaque système chimique, sur le guide d'onde, en particulier la température de ce milieu, son débit, son pH ou son humidité ; on détermine la variation de masse de chaque système chimique selon le procédé de détermination tel que défini ci-dessus, et on identifie le ou chaque système chimique préféré possédant une quantité retenue préférée de composé cible et/ou une vitesse préférée de libération de composé cible; - le ou chaque système chimique préféré possédant une quantité retenue préférée de composé cible et/ou une vitesse préférée de libération de composé cible est un principe actif d'un parfum ou d'un arôme, et/ou un principe actif d'un médicament, et/ou un produit actif agrochimique pour insecticides, fongicides, pesticides ou analogues; - on détermine la variation de masse selon le procédé tel que défini ci-dessus, et on identifie le ou chaque système chimique préféré présentant une quantité préférée de composé cible absorbé et/ou une vitesse préférée d'absorption de composé cible; - le ou chaque système chimique préféré présentant une quantité préférée de composé cible absorbé et/ou une vitesse préférée d'absorption de composé cible est un additif pour peinture, et/ou un agent actif pour un dispositif absorbant pour l'élimination des odeurs de réfrigérateur, de poubelle, de toilettes, de cuisine domestique et/ou industrielle, et/ou un agent actif pour un produit de traitement du linge, destiné à piéger les odeurs liées à la transpiration.

L'invention a enfin pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé de criblage tel que défini ci-dessus, comprenant: - des moyens de génération d'une onde acoustique 10 propre à être confinée sur une épaisseur d'un guide d'ondes nettement inférieure à sa longueur d'onde; des moyens de préparation de différents systèmes chimiques; -des moyens de dépôt de chacun de ces systèmes 15 chimiques sur le guide d'ondes; - des moyens de détermination de la variation de masse de chaque système chimique; et - des moyens d'identification d'au moins un système chimique préféré.

L'invention va être décrite ci-après, en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif, dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique, illustrant une installation permettant la mise en oeuvre d'un procédé 25 de détermination suivant l'invention; la figure 2 est une vue de côté, illustrant une plaquette appartenant à l'installation de la figure 1, sur laquelle est rapporté un système chimique dont on se propose de déterminer la variation de masse conformément à l'invention; - la figure 3 est une vue de dessus, illustrant de façon plus précise différentes électrodes rapportées sur la plaquette de la figure 2; - la figure 4 est un graphe, illustrant les variations en fonction du temps de la fréquence d'une onde générée grâce à l'installation des figures précédentes, dans le cas de différents systèmes chimiques; et - les figures 5 et 6 sont des graphes illustrant les rapidités relatives des procédés de détermination conformes, respectivement, à la présente invention et à l'état de la technique.

L'installation conforme à l'invention, illustrée sur les figures 1 à 3, comprend tout d'abord une plaquette 2, formant capteur, qui comporte un substrat piézo-électrique 4, réalisé par exemple en quartz. Ce substrat 4 est recouvert d'une couche 6, formant guide d'onde comme on le verra plus en détail dans ce qui suit, qui est réalisée par exemple en silice SiO2. De façon typique, l'épaisseur E du substrat 4 est comprise entre 100pm (micromètres) et lmm, alors que l'épaisseur e de la couche guide d'ondes 6 est comprise entre 0,1 et 10 m.

Deux électrodes 8 et 10, plus particulièrement visibles sur la figure 3, sont par ailleurs prévues en tant que dispositif de couplage électromécanique d'une onde. Ces électrodes, qui sont interdigitées, constituent de façon connue en soi une ligne à retard à deux ports. On peut également faire appel à des structures de type résonateur, à un ou deux ports, qui sont également classiques.

Chaque électrode comporte deux lignes principales 8' et 8", respectivement 10' et 10", à partir desquelles s'étendent des doigts 81 à 8n, respectivement 101 à 10n. Dans ces conditions, ces doigts s'étendent de façon alternée, à savoir qu'un doigt relié à une ligne considérée est entouré par deux doigts reliés à l'autre ligne.

Ces électrodes, qui possèdent une épaisseur généralement comprise entre 50 et 500nm (nanomètres), sont par exemple réalisées en or, avec une couche d'accrochage en chrome ou en titane. A titre de variante, ces électrodes peuvent présenter des formes différentes de celle représentée. Ainsi, chaque doigt peut être agencé avec une extrémité double.

On note N le nombre de paires de doigts, a, la distance séparant deux doigts s'étendant à partir d'une même ligne, W l'ouverture des électrodes, ainsi que L la longueur du chemin acoustique libre. De manière typique, ces différents paramètres sont compris dans les plages suivantes: N est compris entre 1 et 200 X est compris entre 1 et 100pm W est compris entre 1 et 10mm L est compris entre 0 et 10mm.

Les deux électrodes 8 et 10 sont associées à des moyens d'alimentation non représentés, de type connu en soi, de façon à générer une onde. Il est par ailleurs prévu des moyens de conditionnement et de traitement 16 de cette onde, représentés de façon schématique, qui sont en outre associés, via une ligne 20, à un moyen de visualisation d'un paramètre lié à cette onde. Ce dernier, qui est en l'occurrence un fréquencemètre 22, est enfin relié, par une ligne 24, à un ordinateur de traitement 26.

L'installation comprend également une buse de pulvérisation 28, reliée par une ligne 30 à une enceinte 32, dans laquelle peuvent être préparés et stockés différents systèmes chimiques, comme on le verra plus en détail dans ce qui suit. Un masque 34 est par ailleurs rapporté au-dessus de la couche 6, à l'interface avec le chemin de propagation de l'onde, soit typiquement entre les électrodes 8 et 10, de façon à définir une zone de pulvérisation 36.

L'utilisation de l'installation décrite en référence aux figures 1 à 3, va maintenant être explicitée dans ce qui suit.

Il s'agit tout d'abord de produire des ondes acoustiques dans la couche 6, par l'intermédiaire des électrodes 8 et 10. De telles ondes, qui sont dénommées Ondes de Love , sont par exemple décrites dans la publication Acoustic Wave Sensors, Theory, Design, and physico-chemical applications , Academic press (1997).

Comme cela est connu de l'état de la technique, l'une des caractéristiques principales de ces ondes de Love réside dans le fait qu'elles sont confinées dans la couche guide d'ondes 6, en ne se propageant de ce fait sensiblement pas dans le substrat 4. Dans ces conditions, l'énergie de cette onde est confinée dans une épaisseur e, correspondant à celle de cette couche 6, qui est avantageusement nettement inférieure à la longueur d'onde 2 définie en référence à la figure 3. De façon typique, ce rapport e/X, est inférieur à 0,25 et, de préférence, à 0,15.

En notant 61 la région sensible de la couche guide d'onde 6, comprise entre les deux électrodes 8 et 10, il est à souligner qu'une modification de la nature de cette région sensible 61 conduit à une variation de la fréquence, mesurée par le fréquencemètre 22. Une telle modification intervient en particulier lorsque cette région 61 est recouverte d'un système chimique, noté 38 sur la figure 2, dont on se propose de déterminer la variation de masse conformément à l'invention.

De plus, au fil du temps, la masse de ce système chimique tend à se modifier, à savoir qu'elle peut augmenter par capture de molécules extérieures, ou bien qu'elle peut diminuer par libération d'au moins un composé initialement présent dans ce système chimique. Cette modification de masse se traduit alors par une variation correspondante de la fréquence mesurée par le fréquencemètre 22. Dans ces conditions, on conçoit qu'il est possible, en traitant par l'ordinateur 26 la modification des valeurs de la fréquence 22, de déterminer en particulier la variation de masse du système chimique placé à la surface de la région sensible 61.

En outre, une fois qu'on a déterminé la variation de masse d'un premier système chimique, il est possible de déposer un second système chimique, de composition différente, à la surface de la région sensible 61r après un lavage approprié de cette dernière. En renouvelant cette procédure, il est donc possible de cribler un nombre élevé de systèmes chimiques différents, afin de déterminer les différentes variations relatives à leur masse, ce qui permet au final d'identifier le ou les système(s) chimique(s) préféré(s) pour l'utilisation désirée.

Un exemple de réalisation de l'invention va maintenant être donné, à titre purement non limitatif.

A cet effet, on utilise une installation telle que décrite aux figures 1 à 3. La plaquette 2 possède un substrat 4 en quartz, d'une épaisseur E de 0,5mm, qui est recouvert d'une couche 6 de silice d'une épaisseur e de 4, 5pm. Les électrodes 8 et 10 sont formées d'une couche de 70nm d'or, rapportée sur une couche de 30nm de titane. Les valeurs caractéristiques de ces électrodes, définies en référence à la figure 3, sont les suivantes: Nombre de paire de doigts N: 44 Périodicité des électrodes, à savoir longueur d'onde X: 40pm Ouverture des électrodes W: 39X = 1,56mm Longueur L du chemin acoustique libre: 6,57mm.

On réalise par ailleurs sept solutions chimiques, à savoir: So: solution d'éthylcellulose S5, S1o, Sao, S40 et S95: solutions d' éthylcellulose et 5 de menthol, ce dernier étant présent respectivement à 5%, 10%, 20%, 40% et 95% en poids.

S1oo: solution de menthol pur.

Ces différentes solutions chimiques sont par ailleurs diluées dans un solvant, à savoir de l'éthanol, à 12,5% en poids, puis sont introduites les unes après les autres dans l'enceinte 32. Elles sont ensuite pulvérisées à la surface de la région sensible 61, dans la zone de pulvérisation 36 définie par le masque 34, dont les dimensions sont de 6mm par 3mm.

Lorsque chaque solution arrive au contact de la couche sensible, l'éthanol s'évapore instantanément, ce qui conduit à la formation d'un film, formant le système chimique 38 sur la figure 2, qui possède une épaisseur e' d'environ 300nm. Puis, le menthol s'évapore progressivement, de sorte que seul le film d'éthylcellulose est présent au terme de l'expérience.

Conformément à l'invention, on mesure notamment la variation de la masse du film d'éthylcellulose et de menthol en fonction du temps, grâce aux courbes reportées sur la figure 4, qui décrivent l'évolution de la fréquence f de l'onde en fonction du temps t, exprimé en secondes. On notera que, sur cette figure 4, ces différentes courbes sont superposées mais que, en pratique, on conduit ces différentes expériences les unes après les autres, moyennant un lavage de la région sensible 61 entre deux expériences successives.

Immédiatement avant la pulvérisation évoquée ci-dessus, on génère une onde de Love au moyen de l'installation de la figure 1, dont la longueur d'onde est égale à la valeur 2 ci-dessus. On soulignera que le rapport e/2 est égal à 0,1125. Dans ces conditions, la fréquence de l'onde est susceptible de varier lors de modification de la nature de la région 61r en particulier lorsque la masse du film 38 est modifiée.

La courbe C100 illustre les variations de la fréquence de l'onde après la pulvérisation de la solution Sloo. Cette solution est pulvérisée sur la région sensible 61 au temps noté tloo. Dans ces conditions, cet instant de pulvérisation est précédé par une zone I(100) correspondant à l'absence de cette solution sur la couche sensible.

Puis, immédiatement après pulvérisation, on retrouve une zone II(100), correspondant à une diminution brutale de la fréquence, qui est due à l'augmentation de masse provoquée par la présence du film 38. Puis, le menthol s'évapore peu à peu, lors d'une étape référencée III(100), qui correspond donc à une diminution progressive de la masse et, par conséquent, une augmentation de la fréquence. Enfin, lorsque le menthol est entièrement évaporé, la région sensible 61 est à nouveau nue, comme au début de l'expérience, de sorte que la fréquence retrouve sa valeur originelle.

A l'inverse, si l'on considère la solution So d'éthylcellulose pur, cette dernière est pulvérisée au temps noté to. Cette pulvérisation est précédée d'une plage I(0), puis suivie d'une zone II(0) correspondant à la formation du film 38 sur la région sensible 61. Cependant, contrairement à la solution Sloo évoquée précédemment, la solution So dépourvue de menthol ne donne pas lieu à d'évaporation, de sorte que la zone III est absente. On retrouve donc directement une plage IV(0), correspondant au maintien du film d'éthylcellulose pur, à la surface de la région sensible 61.

En ce qui concerne les solutions intermédiaires S5 à S95, comprenant entre 5 et 95% de menthol, on retrouve les instants de pulvérisation t5 à t95r les zones 11(5) à 11(95) correspondant à la formation du film sur la région sensible 61. On retrouve également la plage IV(95), correspondant à la présence d'un film d'éthylcellulose pur, présent après l'évaporation totale du menthol initialement présent dans la solution S95.

Cependant, on notera que les plages IV(5) à IV(40), relatives aux solutions S5 à S40r ne sont pas illustrées sur cette figure 4, dans la mesure où on les retrouve uniquement au bout d'un temps élevé, qui n'apparaît pas sur cette figure 4. Dans ces conditions, la différence principale existant entre les courbes C5 à C95 réside dans les profils des différentes phases d'évaporation du menthol, référencées III(5) à III(95).

Par un traitement mathématique approprié, qui ne sera pas décrit en détail dans ce qui suit, il est possible de déterminer que la courbe d'évaporation du système chimique comprenant 95% de menthol correspond à une exponentielle. En revanche, pour les solutions comprenant entre 5 et 40% de menthol, cette courbe d'évaporation du menthol peut être modélisée par une équation faisant intervenir deux exponentielles différentes.

Ceci provient notamment du fait que, dans l'éthylcellulose, il existe deux types de menthol, qui sont respectivement solubilisé et complexé. De façon plus précise, le menthol solubilisé n'est pas retenu par la matrice d'éthylcellulose. En revanche, le menthol complexé est impliqué dans des interactions moléculaires avec cette matrice, ce qui le rend nettement moins volatil.

L'équation à deux exponentielles, évoquée ci-dessus, se lit comme suit.

f = F [1- (1-a) e-titi1 -a e-t/iz] , où f est la fréquence, F est une constante, i, 5 correspond au temps d'évaporation du menthol solubilisé et 2 et a correspondent respectivement au temps d'évaporation et à la fraction de menthol complexé.

Le tableau ci-après regroupe les différentes valeurs de i t2 et a pour chacune des solutions comprises entre 5 et 40% de menthol. On notera également que ce tableau regroupe les valeurs obtenues pour une dilution à 12,5% en poids dans l'éthanol, mais également à 5% en poids dans l'éthanol.

Fraction de 40% 20 10 5 menthol Dilution (%) 5 12.5 5 12.5 5 12.5 5 12.5 t 1 (s) 90 40 50 30 25 64 30 20 t2(s) 900 950 650 330 540 576 480 440 a () 30 45 50 60 65 55 70 75 Taux de menthol 12 18 10 12 6. 5 5. 5 3. 5 3.75 complexé dans chaque mélange Dans ces conditions, une rétention optimale est fondée sur un fort taux de menthol complexé par rapport au taux de menthol initial, ainsi que sur un temps élevé d'évaporation du menthol complexé. En pratique, le taux de menthol présent dans le système chimique préféré est compris entre 10 et 20%, en l'occurrence voisin de 12%.

On notera également que la plage III, correspondant à l'évaporation du méthanol, peut être divisée en deux régions, dans lesquelles prévalent successivement les évaporations respectives du menthol solubilisé, puis du menthol complexé. Ceci apparaîtra plus clairement en référence à la figure 5.

L'exemple décrit ci-dessus fait intervenir plusieurs systèmes chimiques, dont les compositions sont différentes.

Cependant, on peut envisager d'autres variantes de mise en oeuvre du procédé de criblage conforme à l'invention.

A titre d'alternative, il est également possible de tester successivement plusieurs systèmes chimiques, dont la composition et les paramètres intrinsèques sont inchangés.

Dans ce cas, entre deux étapes successives de détermination de la variation de masse, on procède à une modification des paramètres du milieu ambiant au contact duquel se trouve le système chimique, placé sur le guide d'ondes, à savoir entre autres la température de ce milieu, son pH, ou encore son humidité. Dans le cas où ce milieu est gazeux, on peut également envisager de procéder à des modifications du débit, auquel circule ce milieu.

Il est à noter qu'il est possible de tester plusieurs systèmes chimiques, dont: les compositions sont différentes, tout en modifiant également les paramètres du milieu ambiant évoqué immédiatement ci-dessus. Dans ces conditions, on peut tester un même système chimique dans plusieurs conditions différentes, puis recommencer cette série de tests sur chaque autre système chimique. A titre d'alternative, il est possible de tester ces différents systèmes chimiques dans une condition donnée, puis de procéder à nouveau à ces tests en changeant des paramètres du milieu ambiant.

Dans l'exemple ci-dessus, décrit en référence au graphe de la figure 4, on a identifié le système chimique répondant à un certain critère d'identification, c'est-à-dire celui assurant une rétention optimale du composé cible, à savoir le menthol, dans la matrice d'éthylcellulose. En d'autres termes, cette rétention optimale s'accompagne d'une variation de la masse du système chimique, qui est la plus faible et/ou la plus lente possible. Cependant, le procédé de criblage conforme à l'invention trouve son application à l'identification de systèmes chimiques présentant d'autres propriétés.

Ainsi, dans le cas d'une libération contrôlée, le système chimique sélectionné sera celui répondant à un autre critère d'identification, par exemple celui qui subit une variation de masse présentant un profil spécifique, par exemple de type linéaire. A titre d'alternative, cette variation de masse présentant un profil spécifique peut être de type flash , à savoir qu'elle correspond à une libération immédiate et complète. De plus, dans le cas d'une variation de masse due à un piégeage de

composés, le système chimique sélectionné est par exemple celui permettant de capturer une quantité maximale de tels composés. En d'autres termes, ce système chimique optimal présente une augmentation de masse la plus rapide et/ou la plus forte.

En ce qui concerne le piégeage, il s'agit par exemple de déposer les différents systèmes chimiques testés sur un guide d'ondes, qui se trouve au contact d'un milieu ambiant où sont présentes des molécules toxiques ou malodorantes. On teste alors ces systèmes chimiques, de manière à identifier celui qui absorbe le plus rapidement les molécules précitées et/ou la plus grande quantité de ces molécules.

La description ci-dessus a été faite en référence à des ondes de Love. Cependant, à titre de variante, on peut faire appel à d'autres types d'ondes acoustiques, dans le cadre de l'invention. Ainsi, il est tout d'abord possible de générer des ondes acoustiques dites de surface, ou des ondes acoustiques dites de plaque, qui sont les unes et les autres décrites dans le document mentionné ci-dessus Acoustic Wave Sensors, Theory, Design, and physicochemical applications , Academic press (1997).

La gamme typique des longueurs d'ondes des ondes de surface et des ondes de plaque est comprise entre 1 et 100pm. Conformément à l'invention, comme on l'a explicité ci-dessus en référence aux ondes de Love, on confine l'énergie de ces ondes dans une épaisseur nettement inférieure à leur longueur d'onde.

L'invention permet de réaliser les objectifs précédemment mentionnés.

En effet, elle confère une grande sensibilité au procédé de détermination de la variation de masse qui en fait l'objet, tout en garantissant une rapidité notable à la mise en oeuvre de ce procédé. A cet égard, on notera que le fait de confiner l'onde sur une épaisseur réduite, nettement inférieure à sa longueur d'onde, est particulièrement avantageux en termes de sensibilité de la mesure. De plus, grâce à la rapidité évoquée ci-dessus, l'invention permet de tester un nombre élevé de systèmes chimiques pendant une durée donnée, ce qui confère une grande efficacité au procédé de criblage qui en fait l'objet.

L'exemple suivant, donné à titre purement non limitatif, illustre plus clairement les avantages liés à la 25 présente invention.

La figure 5 illustre, à plus grande échelle, la plage d'évaporation du menthol d'une solution S'40r identique à celle S40 décrite ci-dessus, à ceci près qu'elle est diluée dans l'éthanol à 5% en poids. Cette plage d'évaporation, correspondant à celle référencée III(40) sur la figure 4, peut être décomposée en deux régions respectives, référencées IIIS et IIIC sur cette figure 5.

De façon plus précise, la région IIIS, correspondant à l'évaporation du menthol solubilisé, intervient en premier lieu et présente une pente relativement élevée. En d'autres termes, le menthol solubilisé s'évapore en premier lieu, à une vitesse relativement importante.

Puis, cette région IIIS est prolongée par la région IIIC, correspondant à l'évaporation du menthol complexé, dont la pente est plus faible. En d'autres termes, la vitesse de l'évaporation du menthol complexé est inférieure à la vitesse de l'évaporation du menthol solubilisé.

En parallèle, on prépare un mélange dont le rapport pondéral éthylcellulose/menthol est également de 60/40. Ce mélange est dilué dans de l'éthanol, à 10% en poids.

On réalise alors un film d'une épaisseur de 30pm à l'aide d'un tire-film, sur une plaque de verre. Ce film est laissé à l'air libre, alors que sa masse est mesurée au cours du temps par l'intermédiaire d'une balance de précision classique. Les résultats correspondants sont reportés sur la figure 6, qui représente la variation de la fraction F évaporée du menthol initial en fonction du temps, en heures.

Sur cette figure 6, on retrouve également, dans un premier temps, une région IIIS' correspondant à l'évaporation du menthol solubilisé. Puis, on retrouve également une région, notée IIIC', correspondant à l'évaporation du menthol complexé.

La comparaison entre les figures 5 et 6 démontre de façon manifeste que l'invention permet de caractériser la volatilité d'une molécule, en l'occurrence du menthol, de façon beaucoup plus rapide que dans l'art antérieur. Ainsi, grâce à l'invention, quelques dizaines de secondes sont suffisantes pour arriver à la zone IIIC, illustrée à la figure 5, d'évaporation du menthol complexé, alors qu'il est nécessaire d'attendre plusieurs jours dans l'art antérieur, pour atteindre la même zone, référencée IIIC' sur la figure 6.

Claims (23)

REVENDICATIONS

1. Procédé de détermination de la variation de masse d'un système chimique, dans lequel on place ce système chimique (38) sur un guide d'ondes (6), on fait circuler une onde acoustique dans ce guide d'ondes en la confinant sur une épaisseur (e) nettement inférieure à sa longueur d'onde (X), au voisinage de l'interface de ce guide d'ondes (6) avec le système chimique (38), on mesure un signal caractéristique de l'onde, représentatif de la variation de la masse de ce système chimique, et on détermine ladite variation de masse à partir dudit signal.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on confine l'onde acoustique dans le guide d'ondes (6) sur une épaisseur inférieure à 25%, de préférence inférieure à 15%, de sa longueur d'onde.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on fait circuler une onde de Love dans le guide d'ondes (6).

4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on fait circuler une onde de plaque dans le guide d'ondes.

5. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on fait circuler une onde de surface dans le guide 25 d'ondes.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on fait circuler l'onde acoustique dans le guide d'ondes (6) à une longueur d'onde comprise entre 1 et 100pm, de préférence entre 5 et 50pm.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur (e) du guide d'ondes est comprise entre 0,1 et l0pm, de préférence entre 0,5 et 5pm.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur (e') du système chimique, placé sur le guide d'ondes, est comprise entre 10nm et 1pm, de préférence entre 50 et 500nm.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le signal caractéristique de l'onde, représentatif de la variation de masse du système chimique, est constitué par la variation de la fréquence de l'onde en fonction du temps.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on ajoute un additif, notamment un solvant, au système chimique, de manière à former un mélange liquide, on pulvérise ce mélange liquide sur le guide d'ondes (6), et on laisse l'additif s'évaporer, de sorte que le système chimique se présente sous forme d'un film (38) sur le guide d'ondes, après évaporation de cet additif.

11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système chimique comprend un composant de base, ainsi qu'au moins un composé cible susceptible de s'échapper de ce composant de base, la variation de la masse étant caractéristique de la rétention ou de la libération du ou de chaque composé par le composant de base.

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le composant de base est une matrice, en particulier un polymère, alors que le ou chaque composé cible est un composé volatil.

13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la matrice est de l'éthylcellulose, de l'acétate de cellulose ou de polyvinylpyrolidonne, alors que le composé volatil est du menthol.

14. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le système chimique comprend un composant de base ainsi qu'au moins un composé cible, susceptible d'être piégé par ce composant de base, la variation de masse étant caractéristique du piégeage du ou de chaque composé cible par le composant de base.

15. Procédé de criblage de plusieurs systèmes chimiques, dans lequel on prépare lesdits plusieurs chimiques, on détermine les variations de masse de chaque système chimique selon le procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, et on identifie au moins un système chimique préféré, présentant une variation de masse préférée, parmi lesdits plusieurs systèmes chimiques.

16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que lesdits plusieurs systèmes chimiques présentent des 15 caractéristiques différentes.

17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que lesdits plusieurs systèmes chimiques possèdent des compositions différentes.

18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 17, caractérisé en ce que, entre chaque étape de détermination, on modifie au moins un paramètre du milieu ambiant dans lequel est placé chaque système chimique, sur le guide d'onde, en particulier la température de ce milieu, son débit, son pH ou son humidité.

19. Procédé de criblage selon l'une quelconque des revendications 15 à 18, dans lequel on détermine la variation de masse de chaque système chimique selon le procédé de détermination conforme à l'une quelconque des revendications 11 à 13, et on identifie le ou chaque système chimique préféré possédant une quantité retenue préférée de composé cible et/ou une vitesse préférée de libération de composé cible.

20. Procédé de criblage selon la revendication 19, caractérisé en ce que le ou chaque système chimique préféré possédant une quantité retenue préférée de composé cible et/ou une vitesse préférée de libération de composé cible est un principe actif d'un parfum ou d'un arôme, et/ou un principe actif d'un médicament, et/ou un produit actif agrochimique pour insecticides, fongicides, pesticides ou analogues.

21. Procédé de criblage selon l'une quelconque des revendications 15 à 18, dans lequel on détermine la variation de masse selon le procédé conforme à la revendication 14, et on identifie le ou chaque système chimique préféré présentant une quantité préférée de composé cible absorbé et/ou une vitesse préférée d'absorption de composé cible.

22. Procédé de criblage selon la revendication 21, caractérisé en ce que le ou chaque système chimique préféré présentant une quantité préférée de composé cible absorbé et/ou une vitesse préférée d'absorption de composé cible est un additif pour peinture, et/ou un agent actif pour un dispositif absorbant pour l'élimination des odeurs de réfrigérateur, de poubelle, de toilettes, de cuisine domestique et/ou industrielle, et/ou un agent actif pour un produit de traitement du linge, destiné à piéger les odeurs liées à la transpiration.

23. Installation pour la mise en uvre du procédé de 25 criblage selon l'une quelconque des revendications 15 à 22, comprenant.

- des moyens (8, 10, 12, 14) de génération d'une onde acoustique propre à être confinée sur une épaisseur (e) d'un guide d'ondes (6) nettement inférieure à sa 30 longueur d'onde; - des moyens (32) de préparation de différents systèmes chimiques; - des moyens (36) de dépôt de chacun de ces systèmes chimiques sur le guide d'ondes (6) ; - des moyens (22, 26) de détermination de la variation de masse de chaque système chimique; et des moyens (26) d'identification d'au moins un système chimique préféré.