Brevet FR2713778A1 — publié le 19950616

APPAREIL DE DETECTION DE POLLUTION DES MILIEUX AQUATIQUES L'invention se situe dans le domaine des détecteurs de qualité de l'environnement qui utilisent des organismes vivants. Ces détecteurs, souvent appelés "bio-capteurs", se fondent sur l'observation du comportement des organismes vivants dont la modification est symptomatique d'une modification de leur milieu naturel. Les organismes vivants utilisables dans ce but sont par exemple les bactéries, les poissons, les crustacés, les algues ainsi que les mollusques. En particulier, les mollusques bivalves tels que les moules de mer ou d'eau douce permettent d'exploiter le fait qu'ils s'ouvrent fréquemment pour respirer et se nourrir. Face à l'agression d'un polluant auquel ils sont sensibles, les valves se referment ou s'ouvrent complètement durant des périodes différentes. Des appareils détecteurs de pollution utilisant des moules ont déjà été commercialisés. Pour détecter l'ouverture des moules, des réalisations mécaniques ont d'abord été proposées. Une autre solution connue consiste à fixer sur les valves de la moule deux bobines, une bobine émettrice alimentée en courant alternatif et une bobine réceptrice. Le couplage des deux bobines étant fonction de l'ouverture des valves de la moule, la mesure de la tension aux bornes de la bobine réceptrice donne une indication de cette ouverture. -2 Cet appareil n'est toutefois pas d'une mise en oeuvre très facile car la fixation des bobines sur les valves est une opération relativement délicate. Aussi, l'un des buts de l'invention est de simplifier l'appareil pour faciliter la mise en place et le remplacement des mollusques dans un détecteur du type mentionné ci-dessus. Dans ce but, l'invention a pour objet un appareil de détection de pollution dans les milieux aquatiques comportant au moins un mollusque bivalve, un détecteur d'ouverture des valves dudit mollusque et un système de traitement des signaux fournis par ledit détecteur d'ouverture, caractérisé en ce qu'il comporte un support sur lequel est fixé ledit mollusque par une première de ses valves et en ce que ledit détecteur d'ouverture fournit un signal représentatif des variations de position d'un point déterminé de la seconde valve dudit mollusque par rapport audit support. Cette disposition permet ainsi de se dispenser de fixer des éléments du capteur sur les deux valves du mollusque. Selon un mode de réalisation particulier, l'invention propose également une solution qui évite toute fixation d'éléments du capteur sur les valves du mollusque. Pour cela, l'appareil est caractérisé en ce que ledit détecteur comporte un bras placé à une distance dudit support supérieure à l'épaisseur des mollusques utilisés, ledit bras étant mobile de façon à pouvoir s'écarter dudit support, en ce que ledit détecteur comporte un capteur formé d'un premier et d'un second -3- éléments et fournit un signal représentatif de la distance entre lesdits éléments et en ce que lesdits premier et second éléments dudit capteur sont solidaires respectivement dudit support et dudit bras. Afin de pouvoir adapter facilement à l'appareil des mollusques de tailles différentes, l'invention prévoit en outre que ledit bras est soumis à une force de rappel s'opposant à son écartement par rapport audit support et comporte une butée réglable prévue pour prendre appui sur ledit point déterminé de la seconde valve. Avantageusement, l'appareil est protégé par un capot ajouré ayant pour effet de limiter les efforts exercés par les courants du milieu aquatique dans lequel l'appareil est utilisé. Cette disposition autorise une force de rappel très faible de façon à n'apporter en pratique aucune perturbation aux mouvements des valves. Diverses possibilités sont offertes pour mettre en oeuvre la force de rappel. Selon une première possibilité, le bras est une lame élastique placée parallèlement au support. Selon une autre possibilité, le bras est une pièce rigide montée en rotation autour d'un axe horizontal, la force de rappel pouvant être due uniquement au poids de l'ensemble mobile ou réalisée en partie au moyen d'un ressort. Selon encore une autre possibilité, le bras comporte une pièce rigide prolongée par une lame élastique fixée par une extrémité audit support. Avantageusement, la pièce rigide est fixée à la lame élastique par une vis portant sur son extrémité ledit -4- second élément dudit capteur. Cette disposition permet une rotation de la pièce rigide qui autorise une tolérance importante quant au placement du mollusque sur le support, à condition bien entendu que le mollusque soit fixé en vis-à-vis de la pièce rigide. L'appareil étant destiné à séjourner longtemps dans des milieux naturels tels que les rivières ou les océans, il est très exposé à des dégradations. Le montage électrique devra donc être conçu pour résister au mieux aux agressions du milieu, par exemple à la corrosion. Ainsi, les capteurs électriques seront avantageusement choisis parmi ceux qui nécessitent le minimum de connections et fils d'alimentation. Dans ce but, une première solution consiste à utiliser un capteur constitué d'un aimant solidaire du bras et d'un transducteur à effet HALL solidaire du support. Selon une autre solution, le capteur est constitué d'une pastille métallique et d'un détecteur inductif solidaires du support. Cette dernière solution présente les avantages d'un coût et d'une consommation électrique inférieurs. Selon un mode de réalisation particulier conforme à l'invention, l'appareil comporte une pluralité de mollusques bivalves associés respectivement à une pluralité de bras, lesdits bras étant disposés régulièrement autour dudit support qui est circulaire, et chacun desdits capteurs étant relié au système de traitement par l'intermédiaire d'un multiplexeur. Cette dernière réalisation exploite le fait que les détecteurs d'ouverture selon l'invention sont bien adaptés pour réaliser un détecteur utilisant une pluralité de mollusques tout en restant de faible encombrement. Toujours dans le but d'améliorer la résistance de l'appareil aux agressions du milieux, les éléments des capteurs solidaires du support, le système de traitement ainsi que ses moyens d'alimentation sont noyés dans le support. D'autres aspects et avantages de l'invention seront exposés dans la suite de la description en référence aux figures: - les figures 1 et 2 représentent un premier mode de réalisation de l'invention; - les figures 3 et 4 représentent un second mode de réalisation de l'invention; - la figure 5 représente un troisième mode de réalisation de l'invention; - la figure 6 représente un quatrième mode de réalisation de l'invention; - la figure 7 représente une vue de dessus du quatrième mode de réalisation de l'invention; - la figure 8 représente un appareil de détection conforme à l'invention utilisant une pluralité de mollusques bivalves. Les figures 1 et 2 représentent un appareil conforme à -6- l'invention pour les états respectivement fermé et ouvert du mollusque M. L'appareil comprend un support 1 sur lequel est fixé un mollusque M par sa valve inférieure. La fixation est réalisée par exemple au moyen d'une colle ou d'un ciment non polluant. Un détecteur d'ouverture des valves est constitué d'un bras 2 placé au-dessus du support 1 et d'un capteur de distance composé des éléments 3 et 4 solidaires respectivement du support 1 et du bras 2. Les mouvements de la valve supérieure du mollusque M sont transmis au bras 2 par l'intermédiaire d'une butée réglable 5 prenant appui en un point P de la valve supérieure. L'élément 3 du capteur est un transducteur relié à un système de traitement 8 noyé dans le support 1. Le système 8 communique avec l'extérieur de l'appareil par l'intermédiaire d'un circuit d'interface 9. Selon ce mode de réalisation, le bras 2 est réalisé au moyen d'une lame élastique pouvant s'écarter du support 1 sous l'action de l'effort d'ouverture de la valve supérieure du mollusque. Dans ce cas, le détecteur prend la position représentée à la figure 2, la distance entre les éléments 3 et 4 du capteur étant alors représentative de l'ouverture des valves du mollusque. La butée réglable 5 réalisée au moyen d'une simple vis autorise l'utilisation de mollusques de tailles différentes ainsi qu'une tolérance quant à la position du point de fixation de la valve inférieure. Le support 1 est réalisé dans un matériau résistant à la corrosion, par exemple en une résine permettant un -7- moulage entourant la carte électronique du système de traitement. La lame élastique constituant le bras 2 peut être en acier inoxydable ou en une matière synthétique présentant une élasticité suffisante. La force de rappel exercée par la lame 2 peut être ajustée par un choix approprié du matériau et par la distance entre son point de fixation et la position de la butée 5. On peut constater que cette réalisation permet des manipulations simples et rapides lors des remplacements des mollusques. Il suffit en effet de coller sur le support l'une des valves du mollusque à une position permettant un contact de la butée 5 sur un point de la seconde valve. La butée 5 est ensuite ajustée de façon à affleurer la valve supérieure lorsque le mollusque est fermé. Le système de traitement 8 est un système de type classique composé d'un micro-contrôleur, d'une mémoire de programme, d'une mémoire de données et d'un circuit d'interfaces 9. Le circuit 9 est destiné à être relié à un appareil de collecte des données mémorisées par le système 8, la liaison pouvant être réalisée au moyen d'une ligne électrique ou d'une liaison sans contact du type radio-électrique par exemple. L'alimentation électrique du système 8 peut être réalisée par une pile au lithium également noyée dans le support 1. Le système de traitement comportera avantageusement un circuit d'horloge et un circuit de réveil prévus pour commander périodiquement son alimentation ainsi que celle du transducteur 3. Le réveil périodique déclenche un programme de mémorisation des signaux fournis par le capteur. Ainsi, avec une mesure par minute, l'autonomie de l'appareil dépassera une durée de 10 ans en -8 - utilisant les composants électroniques actuellement disponibles. Deux types d'applications sont envisageables: l'expérimentation et la surveillance des milieux aquatiques à des endroits déterminés. Dans le cas d'un usage à des fins scientifiques et expérimentales, l'appareil sera prévu pour effectuer des mesures analogiques des ouvertures des valves du mollusque en fonction du temps. Dans ce cas, le détecteur 3 sera relié au système par l'intermédiaire d'un convertisseur analogique-numérique de façon à pouvoir mémoriser sous forme numérique les ouvertures mesurées. Pour une utilisation en tant que détecteur de pollution, une simple information binaire représentative de l'état ouvert ou fermé des valves pourra être suffisante. Dans ce cas, le système comportera un détecteur de seuil pour fournir des signaux binaires indiquant si les valeurs mesurées par le capteur sont supérieures ou inférieures à une valeur de seuil déterminé. Avantageusement, cette valeur de seuil est modifiable automatiquement par le système de traitement. Cette valeur de seuil sera par exemple définie comme la valeur moyenne des valeurs mesurées depuis un instant initial. Cette dernière disposition permet de compenser les différences de taille et de comportement des mollusques. Par ailleurs, le circuit d'interface pourra être relié à un système d'alarme déclenché par le système de traitement prévu pour exécuter un programme de traitement des données mesurées. Les figures 3 et 4 représentent un autre mode de -9réalisation de l'appareil selon l'invention. Il diffère de celui représenté aux figures 1 et 2 par le fait que le bras 2 est une pièce rigide montée en rotation autour d'un axe horizontal 6. Selon une première variante, la force de rappel du bras 2 en direction de la valve supérieure du mollusque M est due uniquement au poids de l'ensemble mobile. Cette réalisation nécessite bien entendu que l'appareil soit placé horizontalement. Dans le cas o la force de rappel due au seul poids de l'ensemble mobile serait insuffisante, celle-ci sera renforcée au moyen d'un ressort 7. L'appareil étant susceptible d'être placé dans un milieu soumis à des courants, il est avantageusement protégé par un capot ajouré (non représenté). La force de rappel pourra alors être ajustée à une faible valeur. La figure 5 représente une autre réalisation selon laquelle les éléments 3 et 4 du capteurs sont placés entre le mollusque M et l'axe de rotation 6. Cette disposition permet de limiter et d'ajuster l'amplitude du déplacement de l'élément 4 et ainsi d'utiliser des mollusques de grande taille en prévoyant un support et un bras de dimensions suffisantes. Les figures 6 et 7 représentent respectivement les vues de face et de dessus d'une variante de réalisation de celle représentée à la figure 5. Selon cette variante, le bras 2 est constitué d'une lame rigide 10 prolongée d'une lame souple 11. La lame souple est fixée par une de ses extrémités sur la partie supérieure du support - 10 - 1, tandis que la lame rigide 10 est fixée sur l'extrémité libre de la lame souple 11 au moyen d'une vis 12. L'élément mobile 4 du capteur est placé sur la partie inférieure de la vis 12. Un filetage prévu dans la lame rigide 10 permet un blocage des lames 10 et 11 tout en autorisant un réglage de la lame 10 par rotation autour de l'axe de la vis 12, comme représenté à la figure 7. Cette réalisation permet donc une tolérance accrue quant au placement du mollusque M sur le support 1. Compte tenu de l'environnement opérationnel de l'appareil, il est préférable que l'élément mobile 4 du capteur ne nécessite aucune alimentation électrique. Pour cela, on pourra utiliser un capteur à effet HALL constitué d'un aimant mobile 4 et d'un transducteur 3 noyés dans le support 1. Pour des raisons de coût et de consommation, il est toutefois préférable d'utiliser un capteur inductif dont l'élément mobile 4 est une pastille conductrice, le détecteur inductif 3 étant noyé dans le support 1. Avantageusement, l'élément 4 est protégé contre la corrosion par exemple grâce à un enrobage en matière synthétique. La figure 8 représente un appareil selon l'invention utilisant une pluralité de détecteurs conformes aux figures 1 et 2. Sur le support circulaire 1 sont disposés régulièrement une pluralité de mollusques M associés respectivement à une pluralité de bras 2. Chaque bras est associé à un capteur correspondant. Les capteurs sont reliés au système de traitement 8 par l'intermédiaire d'un multiplexeur. L'utilisation de plusieurs mollusques constitue une - il - redondance permettant de compenser par traitement des mesures les éventuels comportements anormaux de certains mollusques. Dans le cas o des mesures analogiques sont effectuées, le multiplexeur est relié au système de traitement par l'intermédiaire d'un convertisseur analogique- numérique. Comme déjà signalé précédemment, l'appareil peut être conçu pour n'enregistrer que des informations binaires représentatives des états ouvert ou fermé des mollusques M. Dans ce cas, le système comporte un détecteur de seuil pour signaler si les signaux fournis par le convertisseur analogique-numérique sont supérieurs ou inférieurs à cette valeur de seuil. La valeur de seuil pourra être modifiable par le système. Avantageusement, une valeur de seuil sera associée à chaque mollusque et calculée par le système pour prendre une valeur égale à une valeur moyenne des valeurs fournies par le convertisseur analogique- numérique et qui correspondent au mollusque associé. - 12 - REVENDICATIONS 1. Appareil de détection de pollution dans les milieux aquatiques comportant au moins un mollusque bivalve (M), un détecteur d'ouverture des valves dudit mollusque (M) et un système de traitement (8) des signaux fournis par ledit détecteur d'ouverture, caractérisé en ce qu'il comporte un support (1) sur lequel est fixé ledit mollusque (M) par une première de ses valves et en ce que ledit détecteur d'ouverture fournit un signal représentatif des variations de position d'un point déterminé (P) de la seconde valve dudit mollusque (M) par rapport audit support (1). 2. Appareil de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit détecteur comporte un bras (2) placé à une distance dudit support (1) supérieure à l'épaisseur des mollusques (M) utilisés, ledit bras étant mobile de façon à pouvoir s'écarter dudit support (1), en ce que ledit détecteur comporte un capteur formé d'un premier et d'un second éléments (3, 4), ledit capteur fournissant un signal représentatif de la distance entre lesdits éléments (3, 4) et en ce que lesdits premier et second éléments (3, 4) dudit capteur sont solidaires respectivement dudit support (1) et dudit bras (2). 3. Appareil de détection selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit bras (2) est soumis à une force de rappel s'opposant à son écartement par rapport audit support (1) et comporte une butée réglable (5) prévue pour prendre appui sur ledit point déterminé (P) de la seconde valve. - 13 - 4. Appareil de détection selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est protégé par un capot ajouré. 5. Appareil de détection selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit bras est une lame élastique placée parallèlement audit support (1). 6. Appareil de détection selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit bras (2) est une pièce rigide montée en rotation autour d'un axe horizontal (6). 7. Appareil de détection selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit bras (2) comporte une pièce rigide (10) prolongée par une lame élastique (11) fixée par une extrémité audit support (1) 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que la pièce rigide (10) est fixée à la lame élastique (11) par une vis (12) portant sur son extrémité ledit second élément (4) dudit capteur. 9. Appareil de détection selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que ledit capteur est constitué d'un aimant (4) solidaire du bras (2) et d'un transducteur à effet HALL (3) solidaire du support (1). 10. Appareil de détection selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que ledit capteur est constitué d'une pastille métallique (4) et d'un détecteur inductif (3) solidaire du support (1). 11. Appareil de détection selon l'une des - 14 - revendications 2 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de mollusques bivalves (M) associés respectivement à une pluralité de bras (2), en ce que ledit support (1) est circulaire, lesdits bras étant disposés régulièrement autour dudit support et en ce que chacun desdits capteurs (3, 4) est relié au système de traitement (8) par l'intermédiaire d'un multiplexeur. 12. Appareil de détection selon la revendication 11, caractérisé en ce que les éléments (3) des capteurs solidaires dudit support (1), le système de traitement (8) ainsi que ses moyens d'alimentation sont noyés dans ledit support. 13. Appareil de détection selon la revendication 12, caractérisé en ce que le système de traitement (8) comporte un circuit d'horloge et un circuit de réveil pour commander périodiquement l'alimentation du système de traitement et des transducteurs et pour déclencher la mémorisation des signaux fournis par lesdits capteurs (3, 4) et en ce que le système de traitement (8) comporte un circuit d'interface (9) pour fournir un signal représentatif des signaux mémorisés. 14. Appareil de détection selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit système de traitement (8) comporte un convertisseur analogiquenumérique relié audit multiplexeur. 15. Appareil de détection selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit système de traitement (8) comporte un détecteur de seuil fournissant des signaux binaires indiquant si les valeurs fournies par ledit - 15 - convertisseur analogique-numérique sont supérieures ou inférieures à une valeur de seuil déterminée. 16. Appareil de détection selon la revendication 15, caractérisé en ce que ladite valeur de seuil est modifiable par le système de traitement. 17. Appareil de détection selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'une valeur de seuil associée à chaque mollusque (M) est calculée par le système de traitement (8), ladite valeur de seuil pour un mollusque (M) déterminé étant égale à une valeur moyenne des valeurs fournies par le convertisseur analogique-numérique et qui correspondent audit mollusque déterminé (M).