Brevet FR2586364A1 — publié le 19870227

La présente invention se rapporte à des améliora- tions à la détection des poussières,et concerne plus préci- sément un spectromètre individuel, appelé ci-après classeur, de poussières respirables. La demande de brevet GB-A-2 129 335 a décrit un spectromètre pour poussières respirables (antérieurement dites "inhalables"). Mais l'appareil décrit en détail dans ce document n'est pas capables d'être aisément miniaturisé de façon à donner un classeur, individuel pouvant être porté de manière continue par une personne et donnant une image représentative de l'exposition de cette personne à des pous- sières. Il existe des appareils individuels de prise d'échantfllons de poussières et certains sont actuellement en vente, mais ils ne donnent en général que des rensei- gnements limités sur les poussieres recueillies pendant une période de prélèvement, souvent uniquement le poids de ces "poussières" dites "totales" ou "respirables". Il existe dans le commerce quelques petits appareils analyseurs par impacts en cascade, qui fractionnent les échantillons de poussières, mais aucun ne présente des caractéristiques don- nant une fraction respirable et, bien qu'ils puissent être portes sur le corps en constituant des appareils indivi- duels, ils tendent aussi à être très onéreux. La présente invention vise a réaliser un collecteur. individuel de pous- sieres, qui choisisse une fraction respirable des poussières en suspension dans l'air, puis en prélève un certain nombre de sous- fractions permettant d'obtenir des renseignements d'ordre biologique. Le spectromètre classeur individuel de poussières respirables, selon l'invention, comprend un côté d'entrée comportant un élément d'entrée qui, lorsqu'il est porté sur le corps, a une capacité d'absorption des poussieres en sus- pension voisine de celle d'un être humain pendant l'inhala- tion, et un analyseur par impacts à étages multiples en cascade relie a ce c6té d'entrée, comportant un passage d'entrée et un passage de sortie et une série d'étages qui sont capables de recueillir chacun une sousfraction des poussières et qui sont composés d'un élément sensiblement plan à paroi périphérique, percé d'au moins un trou de sortie de l'air, ces étages étant assemblés amoviblement de façon que la paroi périphérique d'un étage vienne en contact étanche avec le fond de l'étage immédiatement précédent, le ou les trous de sortie de gaz d'un étage étant disposés de façon à permettre a ce gaz de venir frapper une partie de la surface de l'élément plan de l'étage suivant et un moyen, par exemple une pompe, communiquant avec le cté de sortie du classeur,étant destiné(e) à aspirer le gaz par l'orifice d'entrée et à lui faire traverser l'analyseur. Il est préférable d'utiliser pour l'orifice d'entrée une ouverture entourée d'une lèvre; celle-ci peut être constituée d'une partie démontable de l'élément d'entrée, faisant saillie d'une ouverture du cté d'entrée. Cette lèvre dépasse convenablement de 1 à 2 mm la partie environnante de ce côté d'entrée. On ne sait pas si la forme de cet orifice est critique, mais il a été constaté qu'une ouverture circulaire1d'environ 15 mm de diamètre, donne des résultats acceptables sous un débit normalisé de gaz égal à 2 litres/minute. Un analyseur par impacts en cascade à 4 à 10 étages est préférable. Les étages ont de manière appropriee sensi- blement la même forme, bien que la hauteur de leur paroi périphérique puisse varier, et le diamètre des trous de sortie diminue a mesure que le gaz circule du c8té d'entrée vers le côté de sortie. Puisque le courant de gaz qui passe dans chacun de ces trous doit frapper une partie de la surface de l'étage suivant, il faut décaler les positions axiales de ces trous. Il peut convenablement y avoir 1 à 8 trous par étage; mais il est avantageux -que chaque étage ait un nombre identique de trous, qui sont avantageusement disposés symétriquement. Les étages sont avantageusement réalisés et assemblés de façon que les surfaces d'impact se trouvent sur le même rayon et soient équidistantes des trous de sortie. L'analyseur par impacts a avantageusement une sec- tion droite circulaire et chaque élément est alors un dis- que à paroi périphérique. Chacun de ces disques est avanta- geusement appliqué hermétiquement. contre l'étage précédent, au moyen d'un joint torique encastré dans cet étage précé- dent. La conformation donnée à l'analyseur permet de démonter et de peser chaque étage, et aucune partie de cet ana- lyseur autre qu'un étage composé de sa paroi et de son fond n'est exposée à l'air chargé de poussières. Il ne peut donc pas y avoir de "perte par les parois", c'est-à-dire que toutes les poussières qui y pénètrent et viennent en contact avec une partie de la surface d'un étage sont incluses finalement dans les pesées, contrairement à d'autres analyseurs en cascade dans lesquels on a constaté des pertes par les parois atteignant 30 % dans certaines plages de granulomérie des particules. L'invention sera décrite de manière plus détaillée et à titre nullement limitatif, en regard du dessin annexé, dont la figure unique est une élévation verticale avec coupe partielle d'un classeur de poussières selon l'invention. Ce classeur a un corps cylindrique 1 d'analyse par impacts. Un bottier d'admission 2, monté au sommet du cylin- dre 1, y est retenu au moyen d'un étrier 3 à vis 4 de blocage. Un élément d'entrée 5, maintenu dans le bottier, comporte une ouverture d'entrée 6 circulaire et son fond est dégagé. Cet élément d'entrée fait saillie axialement sur 1,5 mm du bottier. Le bord inférieur dudit élément est en contact avec le premier de huit étages analyseurs 7a-h en empilement. Le premier étage 7a ne comporte qu'un seul trou central 8 d sortie du gaz. Les autres étages sont composés d'un disque 9 à paroi verticale 10, percé de quatre trous 11 de sortie du gaz. Chaque étage comporte des éléments de centrage à téton et logement (non repré- sentés), destinés à l'orienter et le centrer correctement par rapport à des voisins. Les trous de sortie sont disposes symétriquement, à michemin entre les trous des étages adjacents. Un autre disque 7i en forme de coupelle, percé d'un seul trou central, est disposé sous l'étage final 7h. Ce disque ne constitue pas un étage analyseur par impact, mais sert seulement de plaque collectrice pour l'étage 7h. Un joint torique 12 est disposé dans un décrochement circon- férentiel de la base de chaque étage et est comprimé, de façon à réaliser l'étanchéité entre les étages, par la force de compression d'un ressort 13, transmise par le bord de l'élément d'entrée. On voit qu'après cet élément d'entrée le gaz est contraint de passer dans des chambres dont le volume est délimité complètement par les étages et que toutes les particules de poussière en suspension dans l'air qui pénètrent par l'ouverture d'admission, sont déposées sur des éléments qu'il est possible de peser séparément. Les trous de sortie du gaz sont progressivement plus étroits, de façon à déposer des fractions de particules de poussières ayant une granulomérie spécifique sur les surfaces d'impact des étages successifs. Un filtre 14, composé d'un papier filtrant classique pour gaz, porté par un tamis fin, est monté entre l'étage final et un épau- lement intérieur, et il est maintenu par une bague 15. Un raccord 16 est disposé en aval de ce filtre et permet de brancher un tuyau venant d'une pompe de prise d'échantil- ions classique, fonctionnant sous un débit constant de 2 litres/minute. Une graisse de silicone en aérosol est projetee sur chaque étage; elle a pour effet de retenir les parti- cules de poussière qui ont frappé cet étage; on utilise un cache pour chaque étage, afin de limiter l'étendue de la couche de graisse à la surface d'impact de chaque partie du disque. Après stockage ou "conditionnement" de mise en équilibre classique durant une nuit, chaque étage, l'élément d'entrée et le filtre sont pesés, puis les étages sont assemblés en une pile et insérés dans le corps de l'analy- seur. Les joints toriques empêchent tout juste l'empilage de toucher le corps. On monte l'élément d'entrée et le bottier d'admission, on fixe le classeur aux vêtements d'un experimentateur, et des échantillons de l'atmosphère qui entoure personnellement cet experimentateur sont prélevés pendant une durée prédéterminée, par exemple le temps de presence d'une équipe de travail. Après avoir démonté le classeur, l'avoir laissé reposer jusqu'au lendemain, on pèse de nouveau les étages, l'élément d'entrée et le filtre, ce qui renseigne sur le poids de poussières dans chaque fraction de granulométrie aérodynamique. Dans un classeur prototype, les étages ont été conçus de maniere à récupérer 50 % de chaque sous-fraction,de diamètre aérodyna- mique 20; 14; 10,7; 6,3; 4,9; 3,4; 1,7; 0,9 micromètres, le filtre recueillant toutes les particules de diamètre aerodynamique ou grosseur inférieur à 0,9 micromètre. Les masses de poussières déposées dans l'élément d'entree et sur le filtre sont ajoutées à celles des pous- sieres qui ont été recueillies dans chaque étage de l'ana- lyseur, ce qui donné une mesure de la dose de poussieres respirables absorbées par l'expérimentateur. Le calcul de la répartition granulométrique dynamique de ces poussieres, à partir des donnees fournies par l'analyseur, permet de déterminer les sous-fractions de poussieres pouvant influer sur la santé (par exemple les poussières inspirées par la voie trachéo-bronchique, les poussières respirables ou totales,etc) . L'appareil peut servir a contrôler l'air ou l'atmosphère de divers endroits susceptibles de comporter des poussières fines en suspension. Il peut notamment servir au contrôle de l'air de rues, d'ateliers ou de mines (charbon, etc.). Il va de soi qu'il est possible, sans s'écarter du domaine de l'invention, d'apporter diverses modifications au spectromètre classeur de poussieres représenté et décrit. REVENDICATIONS 1. Classeur individuel de poussières respirables> comprenant en série un c8té d'entrée, un analyseur par impacts à étages multiples, un coté de sortie et une pompe destinée à aspirer un gaz dans cet analyseur, classeur caractérisé en ce que le côté d'arrivée comporte un élément d'entrée (5, 6) qui, lorsqu'il est porté par une personne, a une capacité d'absorption des poussières en suspension dans l'air approximativement égale à celle d'un être humain pendant qu'il inhale, et en ce que l'analyseur par impacts comporte un ensemble d'étages (7a-7i) montés en série, dont chacun est capable de recueillir une sous- fraction des poussières et comprend un élément (9) sensi- blement plan à paroi périphérique (10) et au moins un trou (11) de sortie du gaz, ces étages étant assemblés amovi- blement de façon que la paroi périphérique de chacun d'eux réalise l'étanchéité en s'appliquant contre le fond de l'étage précédent et le(s) trou(s) de sortie de l'air d'un étage étant disposés de façon à permettre à l'air qui sort de cet étage de venir frapper une partie de la surface de l'élément plan de l'étage suivant. 2. Classeur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un filtre (14) est disposé entre la sortie du dernier étage de l'ensemble analyseur et la pompe. 3. Classeur selon l'une des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que l'élément d'entrée (5) comporte une ouverture (6) entouree par une lèvre. 4. Classeur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le c6té d'entrée est formé par un boitier (2) percé d'une ouverture d'admission et une partie démontable (5) de l'élément d'entrée, qui passe dans cette ouverture en formant la lèvre. 5. Classeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ana- lyseur en cascade comprend un corps cylindrique (1) et en ce que chaque étage (7) est formé par un disque (9) à paroi périphérique (10), ces étages étant empilés dans ce corps.