WO2008046989A1

WO2008046989A1 - Dispositif d'écoulement fluidique, ensemble de détermination d'au moins une caractéristique d'un système physico-chimique comprenant un tel dispositif, procédé de détermination et procédé de criblage correspondants

Info

Publication number: WO2008046989A1
Application number: PCT/FR2007/001667
Authority: WO
Inventors: Mathieu Joanicot; Philippe Laval; Jean-Baptiste Salmon
Original assignee: Rhodia Operations; Centre National De La Recherche Scientifique (C.N.R.S.)
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2008-04-24
Also published as: US8420397B2; FR2907228A1; EP2076781A1; US20110032513A1; JP5261391B2; JP2010506185A; FR2907228B1

Abstract

Ce dispositif comprend : - une plaquette (2), - au moins un canal d'écoulement (20) ménagé dans cette plaquette; - au moins un canal de stockage (221-226) s'étendant à partir de ce canal de liaison; et - un ensemble de vannes (V1-V6), dont chacune est propre à autoriser ou à arrêter l'écoulement de fluide dans un canal de stockage correspondant.

Description

DISPOSITIF D'ECOULEMENT FLUIDIQUE, ENSEMBLE DE DETERMINATION D'AU MOINS UNE CARACTERISTIQUE D'UN SYSTEME PHYSICO-CHIMIQUE COMPRENANT UN TEL DISPOSITIF, PROCEDE DE

DETERMINATION ET PROCEDE DE CRIBLAGE CORRESPONDANTS

La présente invention concerne un dispositif d'écoulement fluidique, un ensemble de détermination d'au moins une caractéristique d'un système physico-chimique comprenant un tel dispositif, un procédé de détermination mettant en œuvre cet ensemble, ainsi qu'un procédé de criblage correspondant.

Au sens de l'invention, un système physico-chimique, dont on se propose de déterminer au moins une caractéristique, peut être un corps pur, mais également un composé, tel que par exemple un ou plusieurs soluté (s) dissout dans un solvant, ou encore un mélange de plusieurs corps purs. Au sens de l'invention, une caractéristique de ce système physico-chimique est notamment une courbe caractéristique d'un tel système, en particulier une limite thermodynamique, notamment un diagramme de phases, tel qu'une courbe de solubilité, ou bien encore la limite de miscibilité pour un mélange de deux liquides.

La présente invention vise plus particulièrement, mais non exclusivement, l'étude de la solubilité d'un tel système physico-chimique. On rappelle que la solubilité d'un soluté dans un solvant est la concentration maximale de ce soluté que l'on peut dissoudre dans ce solvant, à une température donnée. La courbe de solubilité de ce soluté, qui forme par conséquent un système physico-chimique selon l'invention, correspond à la variation de cette solubilité en fonction de la température.

Les méthodes utilisées classiquement pour déterminer cette courbe de solubilité sont diverses. Elles font appel à différentes mesures, au cours desquelles au moins un paramètre est modifié, en particulier la concentration en soluté et/ou la température. De façon générale, les méthodes employées dans l'état de la technique sont de nature systématique, de sorte qu'elles se révèlent particulièrement longues à mettre en œuvre.

Dans ces conditions, l'invention se propose de remédier à cet inconvénient. Elle vise en particulier à proposer une solution permettant de déterminer de manière fiable au moins une caractéristique d' un système physico- chimique, qui s'accompagne d'un temps de manipulation sensiblement réduit par rapport à l'art antérieur.

A cet effet, elle a pour objet un dispositif d'écoulement fluidique, selon la revendication 1 annexée.

D'autres caractéristiques avantageuses de ce dispositif font l'objet des revendications 2 à 12 annexées .

L'invention a également pour objet un ensemble de détermination d'au moins une caractéristique d'un système physico-chimique selon la revendication 13 annexée. L'invention a également pour objet un procédé de détermination d'au moins une caractéristique d'un système physico-chimique selon la revendication 14 annexée.

D'autres caractéristiques avantageuses de ce procédé font l'objet des revendications 15 à 29 annexées. L'invention a enfin pour objet un procédé de criblage selon la revendication 30 annexée.

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 de face, illustrant de façon schématique un ensemble de détermination conforme à 1' invention, - les figures 2A et 2B sont des vues de côté, illustrant deux positions d'une vanne équipant l'ensemble de détermination de la figure 1 ;

- la figure 3 est un graphe, illustrant une courbe de solubilité que se propose de déterminer l'invention ;

- les figures 4A à 4C sont des vues de face, analogues à la figure 1, illustrant différentes étapes de mise en œuvre du procédé de détermination conforme à l'invention ;

- la figure 5 est une vue à plus grande échelle de la figure 4 ; et

- la figure 6 est un graphe, analogue à la figure 3, sur laquelle est rapportée une courbe obtenue conformément à l'invention.

La figure 1 illustre un ensemble de détermination conforme à l'invention, qui comprend tout d'abord un dispositif d'écoulement fluidique, désigné dans son ensemble par la référence 1. Ce dernier comprend une plaquette 2, qui est réalisée de façon connue en soi par exemple en PDMS (poly- (diméthylsiloxane) ) . Cependant, à titre de variante, on peut prévoir de la former en tout autre matériau approprié, tel que du verre, du silicium, du PMMA (polyméthacrylate de méthyle) , ou encore une résine photosensible du type SU-8 de la société MicroChem, ou bien du type NOA de la société Nordland.

Cette plaquette 2 possède une longueur et une largeur typique comprise entre 5 et 10 cm, ainsi qu'une épaisseur typique de 5 mm. Elle est gravée de différents microcanaux, selon les procédures classique de l'état de la technique, qui sont notamment décrites dans « D. C DUFFY, J. C .McDONALD, Olivier J.A. SCHUELLER, George M. WHITESIDES, ANAL. CHEN., 70, p.4974-4984, 1998 ». Dans l'exemple illustré, la section caractéristique de ces microcanaux est typiquement comprise entre 100 μm²

(par exemple 10 μm par 10 μm) et 1 mm² (par exemple 1 mm par

1 mm) . De manière typique, cette dimension provoque un écoulement laminaire au sein de ces microcanaux, avec un nombre de Reynolds inférieur à 10. A titre indicatif, en vue d' illustrer les propriétés de ces microcanaux, on citera l'ouvrage de Stéphane COLIN, microfluidique (traitée

EGEM série microsystèmes, aux Editions HERMES SCIENCES PUBLICATION) .

On notera cependant que, à titre de variante, l'invention trouve également son application à des canaux d'écoulement de type millifluidique, à savoir dont la section transversale est supérieure aux valeurs mentionnées ci-dessus. Ainsi, la section transversale de ces canaux millifluidiques peut atteindre une valeur voisine de 9 mm², soit par exemple 3 mm par 3 mm, voire voisine de 25 mm², soit par exemple 5 mm par 5 mm.

La figure 1 illustre plus particulièrement le dessin des microcanaux, qui sont gravés sur la plaquette 2. On retrouve tout d' abord deux microcanaux 4 et 6 d' amenée de deux premiers composants, qui sont associés à deux entrées 8 et 10. Chacune de ces dernières est propre à recevoir une première extrémité d'un tube non .représenté, dont l'autre extrémité est reliée à une seringue également non représentée. De façon classique, le débit du composant administré par chaque seringue est contrôlé par l'intermédiaire d'un pousse-seringue, également non représenté. II est par ailleurs prévu un microcanal 12, associé à une entrée 14 qui coopère avec un tube, avec une seringue, ainsi qu'avec un pousse-seringue non représentés. Ce microcanal 12 se divise en deux dérivations 16, affectant à peu près la forme d'un carré, qui se rejoignent en une intersection 18. Un microcanal de mélange 19, dans lequel débouchent les extrémités aval des deux microcanaux 4 et 6, est mis en communication avec cette intersection 18. En aval de l'intersection 18, à savoir au-dessous de celle-ci sur la figure 1, un canal dit de liaison 20 s'étend de façon longitudinale, en l'occurrence verticalement. Ce canal de liaison 20 est pourvu d'une sortie 20', dont on notera qu'elle est optionnelle. Il est mis en communication avec plusieurs canaux dits de stockage 22χ à 22β. Au sens de l'invention, le terme « plusieurs » signifie « au moins deux ».

Dans l'exemple illustré, ces microcanaux de stockage s'étendent horizontalement, à savoir qu'ils sont parallèles entre eux, tout en étant perpendiculaires au canal de liaison 20. Cependant, on peut prévoir que ces canaux de stockage ne sont pas perpendiculaires au canal de liaison et ne sont pas parallèles entre eux. Ainsi, il est possible de les disposer autour d'un cercle. Comme le montre la figure 1, le canal de liaison 20 et les différents canaux de stockage 22i à 22₆ définissent un peigne, dont l'embase est formée par le canal de liaison et dont les dents sont formées par les canaux de stockage. Par analogie avec l'électricité, les différents canaux de stockage s'étendent ainsi en parallèle à partir de ce canal de liaison.

On peut en outre noter que ce canal de liaison et ces canaux de stockage définissent un quadrilatère, dont un côté est formé par le canal de liaison 20, deux côtés supplémentaires sont définis par les canaux de stockage d'extrémité 22χ et 22ε, et un dernier côté est défini par un segment parallèle au canal de liaison 20, qui relie les sorties aval des différents canaux de stockage. Dans l'exemple illustré, le quadrilatère précité est un rectangle .

Dans l'exemple illustré, les microcanaux de stockage 22i à 22ε sont représentés au nombre de six. Cependant, en pratique, on utilise avantageusement un nombre de ces canaux qui est compris entre deux et quinze, de préférence entre cinq et dix. On peut également envisager d'utiliser un unique microcanal de stockage.

A leur extrémité aval, située à droite sur la figure 1, les microcanaux de stockage coopèrent avec des vannes V₁ à V₆, illustrées de façon schématique, dont l'une Vi est représentée de façon plus précise sur les figures 2A et 2B. Le débouché 22' x du microcanal 22χ est mis en communication avec un tube rigide 24, réalisé par exemple en fluorinate d' ethylene-propylene (Teflon FEP) ou Polyetheretherketone (PEEK^®) , à savoir qu'il ne se déforme sensiblement pas radialement lors de l'écoulement d'un fluide. Puis, ce tube rigide 24 débouche dans un tube souple 26, réalisé par exemple en PVC ou silicone, qui est associé à la vanne Vi. Cette dernière est une électrovanne à pincement de tube, de type connu en soi.

Il est à souligner que les tubes 24 et 26 forment un organe de liaison, reliant le débouché 22' i du microcanal 22i avec la vanne Vi. Cet organe de liaison est indépendant de la plaquette, à savoir qu'il peut être rapporté, notamment de façon amovible, sur les parois du débouché précité. Ceci est avantageux, dans la mesure où il est possible de réaliser la plaquette 2 en tout matériau, indépendamment de la nature de la vanne et de son organe de liaison.

Cette électrovanne Vi est pourvue de manière classique d'un piston 28 propre à être actionné par une bobine non représentée, susceptible d'écraser le tube 26 contre un support 30. Il est à noter que la longueur 1 du tube souple 26, comprise entre son raccordement avec le tube rigide 24 et la zone de pincement par le piston 28, est très faible, par exemple voisine de 2 mm. Ceci permet de limiter les déplacements parasites du fluide dans les différents canaux, lors des manœuvres de la vanne.

La structure de la vanne représentée aux figures 2A et 2B est avantageuse. En effet, cette vanne est isolée physiquement, grâce à la présence du tube souple 26, par rapport au fluide présent dans les microcanaux de stockage. Par ailleurs, cette vanne est fiable, tout en présentant un prix de revient relativement peu élevé.

Comme cela ressortira plus clairement de ce qui va suivre, l'invention prévoit d'imposer deux gradients selon les deux dimensions x et y, définies respectivement par les microcanaux de stockage 22 et le microcanal de liaison 20. En l'occurrence, selon la direction x, il s'agit en particulier d'imposer un gradient de condition opératoire, notamment de température, d'humidité, d' éclairement, ou encore de concentration d'un autre composé.

Dans ces conditions, l'ensemble de détermination conforme à l'invention comprend des moyens permettant d'imposer un tel gradient le long des canaux 22. Dans l'exemple illustré, ces moyens comprennent deux modules à effet Peltier 32i et 32₂ permettant d'imposer un gradient de température. De façon connue en soi, un module à effet Peltier est susceptible de provoquer des variations de température en fonction d'un courant électrique qui lui est imposé. A titre purement non limitatif, on peut utiliser des modules conformes à ceux commercialisés par la société Melcor sous la référence CPI 4-71-06L.

Le premier 32i de ces modules est placé au voisinage de l'extrémité amont des microcanaux de stockage 22, illustrée à gauche de la figure 1. Par ailleurs, le second 32₂ de ces modules est prévu au voisinage de l'extrémité aval de ces mêmes canaux, à savoir celle placée à droite de cette figure, où ces deux modules sont représentés en traits mixtes . Comme on le verra plus précisément dans ce qui suit, chacun de ces modules 32χ et 32₂ est susceptible de constituer une source chaude ou une source froide, .en fonction des étapes du procédé conforme à l'invention.

Enfin, l'ensemble de détermination est pourvu de moyens propres à analyser le contenu des différents microcanaux ménagés dans la plaquette 2. Dans l'exemple illustré, il s'agit de moyens d'analyse visuelle, à savoir un microscope 34 représenté de façon schématique, dont le faisceau est dirigé vers les différents microcanaux de stockage 22. Le microscope 34, qui est associé à un appareil de prise de vues non représenté, est relié de façon classique à un ordinateur de traitement 36.

La mise en œuvre de l'ensemble de détermination conforme à l'invention, décrit ci-dessus, va maintenant être explicitée dans ce qui suit. Dans l'exemple, on souhaite déterminer la courbe de solubilité d'un soluté dans un solvant, telle que celle représentée à la figure 3. Sur cette dernière, les ordonnées correspondent à la concentration C en soluté dans le solvant, alors que la température T est reportée en abscisses. Ainsi, au-dessous et à droite de cette courbe de solubilité CS, le soluté est entièrement liquide alors que, en haut à gauche de cette même courbe, des cristaux de ce soluté peuvent se former dans la solution.

Au sens de l'invention, ce soluté A constitue un système physico-chimique que l'invention se propose d'étudier, qui peut être introduit dans le microcanal 4. Par ailleurs, le solvant précité B peut être admis par le microcanal 6, de sorte que le mélange du soluté et du solvant forme un ensemble physico-chimique au sens de l'invention. Enfin une phase porteuse P, telle que de l'huile, qui n'est pas miscible avec le mélange du soluté ^• et du solvant, est admise par le microcanal 12.

Dans une étape préliminaire, il s'agit de remplir les différents microcanaux 20 et 22, ainsi que les tubes 24 et 26, au moyen d'huile ou bien de tout liquide approprié, ce qui permet de s'affranchir des problèmes dus à la compressibilité de l'air. Les différentes vannes Vi à V₆ sont par ailleurs fermées. Puis, on ouvre uniquement la première vanne V₁ (figure 4A), tout en admettant le soluté A et le solvant B par les microcanaux 4 et 6, ainsi que de l'huile par le microcanal 12.

Comme le montre cette figure 4A, en aval de l'intersection 18, il se forme de manière connue en soi une succession de gouttes Gi, qui sont dirigées vers le premier canal de stockage 22i. Chaque goutte est formée par le mélange du soluté A et du solvant B, à savoir l'ensemble physico-chimique défini ci-dessus. De façon habituelle, ces gouttes Gi sont séparées les unes des autres par des tronçons d'huiles, formant une phase porteuse P non miscible avec ces gouttes. On notera que, lors de cette étape, on impose une température suffisamment élevée pour que le soluté se trouve entièrement sous forme liquide au sein des gouttes Gi, à savoir que l'on se situe en bas et à droite de la courbe CS de la figure 3.

Les valeurs des débits respectifs de soluté et de solvant, admis par les canaux 4 et 6, permettent de connaître la concentration Ci de soluté dans les différentes gouttes Gi. A cet égard, la somme des débits du soluté et du solvant est comprise entre 0,1 mL/hr et 5 mL/hr, notamment entre 0,5 et 1 mL/hr. Le débit d'huile, admise par le microcanal 12, est compris entre 0,5 et 10 mL/hr, notamment entre 1 et 5 mL/hr. Une fois que le premier microcanal 22i est rempli de premières gouttes Gi, on ferme la première vanne Vi, selon la procédure explicitée à la figure 2B, tout en ouvrant la seconde vanne V₂ (figure 4B) , selon la procédure de la figure 2A. Par ailleurs, on modifie les débits respectifs de soluté et de solvant, de manière à former des gouttes G₂ dans lesquelles la concentration C2 en soluté est différente de celle Ci évoquée précédemment.

Ceci permet alors de remplir le second microcanal de stockage 22₂, _.au moyen d'un second type de gouttes G₂, comme l'illustre la figure 4B. De manière itérative, on remplit les différents microcanaux 22i à 22e au moyen de gouttes différentes Gi à Ge, pour lesquelles les concentrations en soluté varient de Ci à Ce- II est avantageux que cette concentration varie selon l'axe y, dans les différents microcanaux 22. Cette concentration peut ainsi varier de manière déterminable avec les ordonnées des microcanaux, notamment de façon monotone, par exemple de manière linéaire, exponentielle, ou encore logarithmique.

Au terme de ces différentes étapes (voir figure 4C) , on a rempli l'ensemble des microcanaux de stockage 22±, où i = 1 à 6, au moyen de gouttes G±. Par ailleurs, pour un même microcanal 22i, la concentration C^ de soluté dans l'ensemble des gouttes Gi est identique alors que, dans les différents canaux 22i à 22₆, les concentrations Ci à C₆ sont différentes .

Comme évoqué précédemment, le remplissage des différents microcanaux 22 a été réalisé à une température élevée, de sorte que les différentes gouttes Gi à G₆ se trouvent à l'état entièrement liquide. Puis il s'agit d'abaisser la température régnant dans ces microcanaux 22, de façon à se déplacer vers la partie située en haut et à gauche de la courbe C de la figure 3, et de manière à cristalliser le soluté présent dans l'ensemble de ces gouttes. Cette modification de température est obtenue en modifiant, de- façon appropriée, le courant électrique fourni aux modules Peltier 32χ et 32₂- Ensuite, il s'agit d'imposer un gradient de température le long des différents canaux de stockage 22i à 22₆. A cet effet, le module Peltier de gauche 32_X est commandé de manière à générer une température relativement basse à sa surface, voisine par exemple de 10⁰C, alors que le module de droite 322 est commandé de manière à générer une température relativement élevée, par exemple de l'ordre de 60⁰C. Etant donné la nature de la plaquette 2, l'application de ces températures différentes conduit à un gradient sensiblement linéaire le long de chaque microcanal 22. Ainsi, à l'extrémité amont, la température est proche de celle imposée par le module 32i alors que, à l'extrémité aval, la température est proche de celle imposée par le module 322-

Le fait de remplir les différents microcanaux 22i à 22₆ avec des ensembles physico-chimiques différents permet de faire varier la concentration en soluté, selon l'axe y. Par ailleurs, la mise en œuvre des modules Peltier 32χ, 32₂ permet de faire varier continûment la température selon l'axe x. Conformément à l'invention, on a donc recréé un repère orthogonal analogue à celui du graphe représenté en figure 3, comme cela est illustré sur la figure 5, où les valeurs de concentrations Ci à Cç, sont portées sur l'axe des y.

Il s'agit ensuite de procéder à une étape d'analyse, de manière à identifier les gouttes des microcanaux de stockage 22 où sont présents des cristaux. Cette analyse est menée de manière visuelle par l'intermédiaire du microscope 34. De façon avantageuse, ce microscope 34 présente un large champ de vision, afin d'observer en même temps l'ensemble de la plaquette. Il s'agit par exemple d'un microscope binoculaire.

A titre d'exemple, on peut réaliser une observation à travers un analyseur et un polariseur croisés pour détecter aisément la présence de cristaux qui sont biréfringents . Si les cristaux sont suffisamment gros, il est possible de ne pas faire appel à la biréfringence.

Pour chaque microcanal de stockage, à savoir pour i = 1 à 6, on note sur la figure 5 Gi' les gouttes dans lesquelles sont présents des cristaux et Gi' ' les gouttes qui en sont dépourvus. Pour un même canal de stockage, les gouttes présentant des cristaux sont situées à gauche, à savoir du côté de la plus basse température.

Pour chaque i de 1 à 6, on note respectivement Gi' (1) et Gi'' (1) les deux gouttes adjacentes présentant des états différents, dont l'une est cristallisée et l'autre non cristallisée. En d'autres termes, la goutte Gi' (1) est la goutte présentant la température la plus haute parmi toutes celles cristallisées, alors que la goutte Gi'' (1) est la goutte présentant la température la plus basse parmi toutes celles non cristallisées. On en déduit alors deux températures, respectivement notées T₁' et Ti' ' , qui correspondent aux gouttes ainsi identifiées .

On en déduit alors la température de solubilité Ti, pour chaque concentration Ci, où i = 1 à 6 :

Ti = (Ti' + T₁" ) /2.

L'ordinateur 36 place alors, sur le graphe de la figure 6, les différentes valeurs Ti à Tβ ainsi obtenues pour les concentrations Ci à C₆. On obtient donc, à partir de ces différents points, une courbe de solubilité CS' , représentée sur la figure 6, qui est proche de celle CS de la figure 3.

Dans l'exemple décrit précédemment, la courbe de solubilité a . été tracée à partir de six points, correspondant à six microcanaux de stockage. On conçoit que, si l'on désire améliorer la précision du procédé de l'invention, il s'agit d'augmenter le nombre de microcanaux de stockage, ce qui permettra d'augmenter de façon correspondante le nombre de points à partir desquels est réalisée la courbe de solubilité. Il est également possible d' augmenter le nombre de gouttes présentes dans un même canal de stockage, ce qui contribue à diminuer la distance entre deux gouttes adjacentes. Ceci permet d'améliorer la précision sur la température de solubilité.

Au terme de la mise en œuvre des étapes décrites ci- dessus, on a pu déterminer une caractéristique du système physico-chimique à étudier, à savoir sa courbe de solubilité. Il est alors possible de recommencer cette suite d'étapes avec un autre système physico-chimique, tout en l'associant au même solvant et en conservant les mêmes concentrations et le même gradient de température. De manière itérative, on réalise ces étapes pour toute une gamme de systèmes physico-chimiques de sorte que, au terme du procédé de criblage ainsi mis en œuvre, on peut alors identifier au moins un système physico-chimique intéressant en fonction de l'application visée.

L'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit et représenté . Ainsi, dans cet exemple, la concentration du soluté varie selon l'axe y, à savoir pour des canaux différents. Cependant, on peut faire varier un autre paramètre du système physico-chimique que se propose d'étudier l' invention. Ainsi, il est possible d'admettre par le microcanal 4 un premier fluide comprenant un soluté et un premier type de solvant et, par le microcanal 6, un deuxième fluide formé de ce même soluté et d'un second solvant miscible avec le premier solvant. En ajustant les débits injectés dans ces microcanaux, on remplit les canaux de stockage au moyen d'un ensemble physico-chimique, pour lequel la concentration en soluté est constante mais la proportion des deux solvants précités est variable. A titre de variante supplémentaire, il est également possible de faire varier, selon l'axe y, le pourcentage d'impuretés présentes dans l'ensemble physico-chimique constitué du soluté et du solvant. Dans ce cas, on injecte une solution à une concentration donnée en soluté dans le canal 4. Par ailleurs, dans le canal 6, on injecte cette même solution qui comprend en plus une concentration donnée en impuretés, telles que des nanoparticules ou des molécules. Ainsi, suivant le rapport des débits, la concentration en impuretés dans les gouttes a tendance à varier.

A titre d'exemple supplémentaire, on peut prévoir d' étudier des diagrammes de phases d' équilibre liquide- liquide, par exemple éthanol-hexadécane. Selon l'axe y, on fait varier la proportion d'un liquide par rapport à l'autre et on impose un gradient de température suivant l'axe x. On observe alors une limite entre des gouttes homogènes et des gouttes constituées de deux liquides non miscibles .

Dans l'exemple reprit et représenté, on a fait varier la température le long des différents canaux de stockage, à savoir selon l'axe x. Cependant, on peut faire varier une autre condition opératoire, telle que le degré hygrométrique, l' éclairement ou la variation de concentration d'un autre composé. Dans l'exemple décrit et représenté, l'analyse est de type visuel, grâce à l'utilisation du microscope 34. Cependant, à titre de variante, on peut prévoir d'autres types d'analyses, notamment de type spectroscopie Rarαan, spectroscopie infra-rouge, spectroscopie UV ou visible. A titre de variante supplémentaire, il est possible de sonder chaque goutte au moyen d'un appareil d'analyse, par exemple de type spectroscope RAMAN. Cela peut être fait de façon automatique, en plaçant la plaquette sur une table (x,y) motorisée et programmable, de type connu, de façon à placer successivement chaque goutte en regard de l'appareil d' analyse.

Dans l'exemple décrit et représenté, on identifie des gouttes présentant deux états différents, à savoir un état cristallisé et un état non cristallisé. Cependant, ces états différents, identifiés conformément à l' invention, peuvent être d'un autre type, à savoir par exemple un état liquide simple d'une part, ainsi que la présence de deux liquides non miscibles d'autre part. On peut ainsi accéder à une courbe caractéristique différente d'une courbe de solubilité, à savoir la limite de miscibilité dans le cas d'équilibres liquide-liquide.

A titre de variante supplémentaire, il est également possible de réaliser une cartographie en deux dimensions d'une réaction chimique. On introduit des réactifs à des concentrations différentes dans les microcanaux de stockage, alors qu'on fait varier la température ou l' éclairement suivant l'axe x. On observe alors, par exemple par spectroscopie Raman, le produit de la réaction correspondante.

Dans l'exemple décrit et représenté, on dirige une succession de gouttes, formant des bouchons, dans les différents microcanaux de stockage. Cependant, il est possible d'injecter directement un mélange de soluté et de solvant, sans faire appel à une phase porteuse.

L'invention permet d'atteindre les objectifs précédemment mentionnés.

En effet, les opérations de remplissage des différents canaux de stockage, réalisées selon l'invention, se révèlent nettement plus rapides que les manipulations successives, auxquelles il convient de procéder dans l'état de la technique. Par ailleurs, il est possible, grâce à l'invention, de réaliser une lecture directe de la caractéristique recherchée, moyennant notamment une simple analyse visuelle.

De plus, la possibilité de former, grâce à l'invention, des gouttes de volume particulièrement réduit, est avantageuse.. En effet ces gouttes sont de véritables microréacteurs qui, étant donné leur échelle, sont homogènes et ne nécessitent par conséquent pas d'agitation, comme cela pourrait être le cas pour des systèmes macroscopiques. Cette taille de gouttes assure également une mise en équilibre thermique rapide. Par ailleurs, l'utilisation de cette échelle microscopique permet de limiter la présence intempestive d'impuretés, ce qui confère une grande précision à la détermination ainsi réalisée.

Enfin, on notera que l'utilisation de bouchons est avantageuse, en termes de précision de la détermination de la caractéristique recherchée. En effet, les différents bouchons présents dans les canaux de stockage constituent des entités individuelles, susceptibles de conserver ainsi leurs propriétés originelles, en particulier leur concentration initiale.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'écoulement fluidique, comprenant :

- une plaquette (2) , - au moins un canal de liaison (20) ménagé dans cette plaquette ; plusieurs canaux de stockage (22i~22₆) s' étendant à partir de ce canal de liaison ; plusieurs vannes (Vi-V₆) , dont chacune est propre à autoriser ou à arrêter l'écoulement de fluide dans un canal de stockage correspondant ; et des moyens (32χ, 32₂) propres à imposer un gradient d' au moins une condition le long de chaque canal de stockage (22_x-22₆) .

2. Dispositif d'écoulement fluidique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ce dispositif comprend en outre des moyens (4, 6, 12, 18) de formation d'une succession de bouchons (Gi-Ge) dans une phase porteuse (P), dans le canal de liaison (20) et chaque canal de stockage (22) .

3. Dispositif d' écoulement fluidique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de formation de bouchons comprennent au moins un premier canal d'amenée (4, 6) du (des) composant (s) desdits bouchons, ainsi qu'un second canal d'amenée (12) de la phase porteuse, formant une intersection avec le ou chaque premier canal d'amenée.

4. Dispositif d'écoulement fluidique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section transversale du canal de liaison (20) et de chaque canal de stockage (22_x-22₆) est comprise entre 100 μm² et 25 mm².

5. Dispositif d'écoulement fluidique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le canal de liaison et chaque canal de stockage sont des microcanaux (20, 22χ- 22₆) , dont la section transversale est comprise entre 100 μm² et 1 mm².

6. Dispositif d'écoulement fluidique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque vanne (V₁-V₆) est du type à pincement de tube.

7. Dispositif d'écoulement fluidique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le débouché (22' i) de chaque canal de stockage (22_X- 22₆) est mis en communication avec une vanne correspondante (Vi-V₆) par l'intermédiaire d'un organe de liaison (24, 26) indépendant de la plaquette (2).

8. Dispositif d'écoulement fluidique selon la revendication 6 et 7, caractérisé en ce que l'extrémité de chaque canal de stockage (22i-22₆) opposée au canal de liaison -(20) est mise en communication avec un tube rigide (24), qui débouche dans un tube souple (26) propre à coopérer avec une vanne correspondante (Vi-Vβ) à pincement de tube .

9. Dispositif d'écoulement fluidique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les canaux de stockage (22_!-22₆) sont parallèles les uns aux autres .

10. Dispositif d'écoulement fluidique selon la revendication 9, caractérisé en ce que les canaux de stockage parallèles (22i-22s) sont perpendiculaires au canal de liaison (20) .

11. Dispositif d'écoulement fluidique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu entre deux et quinze, de préférence entre cinq et dix canaux de stockage (22!-22₆) .

12. Dispositif d'écoulement fluidique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens permettant d' imposer un gradient comprennent une première source (32χ), placée au voisinage d'une première extrémité de chaque canal de stockage, ainsi qu'une deuxième source

(322), placée au voisinage d'une deuxième extrémité de chaque canal de stockage, les première et deuxième sources étant propres à imposer des conditions différentes, en particulier des températures différentes .

13. Ensemble de détermination d'au moins une caractéristique d'un système physico-chimique, comprenant un dispositif d'écoulement fluidique conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, des moyens d'analyse (34), propres à identifier au moins deux états différents du système physico-chimique, ou d'un ensemble physico-chimique comprenant ledit système physico-chimique, dans chaque canal de stockage, ainsi que des moyens de traitement (36) mis en relation avec les moyens d'analyse (34).

14. Procédé de détermination d'au moins une caractéristique d'un système physico-chimique, mettant en œuvre un ensemble de détermination selon la revendication 13, procédé dans lequel :

- on injecte différentes fractions dudit système physico-chimique (A) dans les différents canaux de stockage

(22χ-22₆) , en faisant varier au moins un paramètre de ce système physico-chimique (A) ou d'un ensemble physico- chimique (Gi-Gβ) comprenant ce système physico-chimique, dans les différents canaux, tout en maintenant ce paramètre invariant dans un même canal de stockage ;

- on immobilise lesdites fractions du système physico-chimique ; - on impose un gradient d' au moins une condition le long des différents canaux de stockage (22i-22₆) ;

- on identifie au moins deux états différents du système physico-chimique, ou dudit ensemble physicochimique (Gx-Gβ) , dans les canaux de stockage ; et - on en déduit la ou chaque caractéristique de ce système physico-chimique.

15. Procédé de détermination selon la revendication

14, caractérisé en ce que le paramètre que l'on fait varier est la composition du système physico-chimique ou de l'ensemble physico-chimique comprenant ce système.

16. Procédé de détermination selon la revendication

15, caractérisé en ce que le paramètre que l'on fait varier est la concentration du système physico-chimique dans l'ensemble physico-chimique.

17. Procédé de détermination selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'ensemble physico-chimique est formé par le mélange du système physico-chimique, qui est notamment un soluté, et d'un adjuvant, notamment un solvant, et le paramètre que l'on fait varier est la nature de l'adjuvant, tout en conservant la même concentration en système physico-chimique dans l'ensemble physico-chimique.

18. Procédé de détermination selon l'une quelconque des revendications 14 à 17, caractérisé en ce qu'on fait varier le paramètre du système ou de l'ensemble physicochimique de manière proportionnelle, notamment linéaire, par rapport à la distance séparant les différents canaux de stockage (22χ-22₆) .

19. Procédé de détermination selon l'une des revendications 14 à 18, caractérisé en ce que la condition dont on impose un gradient est une condition opératoire, notamment la température, le degré hygrométrique ou l'intensité d' éclairement .

20. Procédé de détermination selon l'une des revendications 14 à 19, caractérisé en ce que les deux états différents correspondent à des phases différentes du système et/ou de l'ensemble physico-chimique.

21. Procédé de détermination selon la revendication 20, caractérisé en ce que les phases différentes correspondent respectivement à la présence et à l'absence, dans l'ensemble physico-chimique, de cristaux formés par le système physico-chimique.

22. Procédé de détermination selon l'une des revendications 14 à 21, caractérisé en ce qu'on injecte le système et/ou l'ensemble physico-chimique sous forme de bouchons, en particulier de gouttes (Gi-G₆) , dans une phase porteuse (P) non miscible avec ces bouchons.

23. Procédé de détermination selon l'une des revendications 14 à 22, caractérisé en ce qu'on injecte le système physico-chimique avec une première valeur du paramètre dans un premier canal de stockage (22i) , tout en maintenant ouverte une première vanne (Vi) associée à ce canal et en maintenant fermées les autres vannes (V₂-V₅) , puis on ferme ladite première vanne tout en ouvrant une seconde vanne (V₂), et on injecte le système physicochimique avec une seconde valeur du paramètre dans le second canal de stockage (22₂) , puis on injecte de manière itérative le système physico-chimique avec d'autres valeurs dudit paramètre dans les autres canaux de stockage.

24. Procédé de détermination selon l'une des revendications 14 à 23, caractérisé en ce qu'on remplit les différents canaux de stockage (22i~22₆) avec un système physico-chimique et/ou un ensemble physico-chimique dans un premier état, notamment liquide, on amène ce système et/ou cet ensemble dans un second état, notamment cristallisé, et on applique ledit gradient de condition, de façon à amener à nouveau dans le premier état initial seulement une partie du système et/ou de l'ensemble.

25. Procédé de détermination selon l'une des revendications 14 à 24, caractérisé en ce qu'on identifie lesdits au moins deux états différents par analyse des différentes fractions du système physico-chimique injectées dans les canaux de stockage.

26. Procédé de détermination selon la revendication 25, caractérisé en ce qu'on réalise une analyse visuelle, notamment grâce à un microscope (34) associé à un appareil de prise de vues.

27. Procédé de détermination selon la revendication 25, caractérisé en ce qu'on réalise une analyse de type spectroscopie, en particulier RAMAN ou infra rouge.

28. Procédé de détermination selon l'une quelconque des revendications 22 à 27, caractérisé en ce que, pour chaque canal de stockage (22i-22g) , on identifie deux valeurs adjacentes (T'i(l), T''i(l)) du paramètre qui correspondent à deux états différents des bouchons (G₁-G₆) et on réalise une moyenne de ces deux valeurs pour accéder à une valeur caractéristique (Ti) de ce paramètre, pour chaque canal de stockage.

29. Procédé de détermination selon la revendication 28, caractérisé en ce que la caractéristique du système physico-chimique est une courbe caractéristique de ce système, et on déduit cette courbe caractéristique à partir des différentes valeurs caractéristiques (Ti-Tg) .

30. Procédé de criblage de plusieurs systèmes physicochimiques, dans lequel on prépare plusieurs systèmes physico-chimiques, on détermine au moins une caractéristique de chaque système physico-chimique selon l'une quelconque des revendications 14 à 29 et on identifie au moins un système physico-chimique préféré présentant au moins une caractéristique préférée.