Brevet FR2779823A1 — publié le 19991217

L'invention a trait à l'analyse microbiologique de l'air. On sait que pour effectuer une telle analyse, on utilise généralement un appareil de prélèvement pour déposer des micro-organismes, tels que des bactéries, levures ou moisissures, présents dans un échantillon d'air, sur la couche de gélose d'un récipient, et qu'ensuite on met ce récipient à incuber à la température et pendant le temps requis pour permettre aux micro-organismes déposés de se développer sous forme de colonies visibles à l'oeil nu, de façon qu'on puisse les compter et les identifier. L'invention vise à permettre d'effectuer l'opération de dépôt de microorganismes sur la couche de gélose à la fois rapidement et dans des conditions telles que les colonies visibles après incubation reflètent de façon fidèle la population en micro-organismes de l'échantillon contrôlé. Elle propose à cet effet un appareil de prélèvement pour l'analyse microbiologique de l'air, comportant un crible présentant une paroi perforée d'une multitude de trous, des moyens pour maintenir un récipient amovible contenant une couche de gélose de contour similaire à celui de ladite paroi perforée dans une position prédéterminée o ladite couche de gélose est disposée en regard de ladite paroi perforée et concentriquement à celle-ci, et des moyens d'aspiration d'air en périphérie dudit récipient maintenu dans ladite position prédéterminée, afin de faire pénétrer dans ledit appareil, au travers desdits trous, de l'air qui vient frapper ladite couche de gélose; caractérisé en ce que ladite paroi perforée du crible et ladite couche de gélose du récipient sont conformés de sorte que leur écartement augmente de leur périphérie vers leur centre. Cette augmentation d'écartement permet à l'air de pénétrer plus uniformément, et donc plus utilement, dans l'appareil, en particulier dans la zone centrale de la paroi perforée. En effet, alors que dans les appareils antérieurs o la paroi perforée et la couche de gélose sont parallèles, le rapport entre une surface de rayon r de la paroi perforée et la section périphérique au travers de laquelle l'air ayant pénétré par cette surface peut s'évacuer, varie exactement comme le rayon r (le rapport est égal à er/2 o e est l'écartement constant entre la couche de gélose et la paroi perforée), dans l'appareil conforme à l'invention, l'augmentation de l'écartement de la périphérie vers le centre permet d'avoir une section d'écoulement de l'air qui est partout suffisamment grande par rapport à la surface au travers de laquelle l'air a pénétré pour permettre une évacuation correcte de l'air, y compris dans la zone centrale de la paroi perforée. En outre, la croissance de l'écartement de la périphérie vers le centre a pour effet que les jets d'air que crée la paroi perforée ont à parcourir entre celle-ci et la gélose une distance qui est d'autant plus grande que le volume d'air à évacuer est petit, et donc d'autant plus grande qu'il est facile aux jets d'air de rejoindre la gélose au travers du courant d'air en train de s'évacuer vers la périphérie du récipient. L'augmentation de l'écartement rend ainsi possible de ménager dans la paroi perforée un nombre élevé de trous capables d'être utiles, c'est-àdire de trous au travers desquels peut s'établir un courant d'air venant frapper la gélose sous la forme d'un jet ayant une vitesse suffisamment grande pour qu'un éventuel micro-organisme présent dans le courant d'air se fixe sur la couche de gélose par impaction et suffisamment faible pour que le micro- organisme reste revivifiable. Grâce à cette possibilité de disposer d'un nombre important de trous utiles dans la paroi perforée, par exemple 1000 trous utiles alors que dans les appareils antérieurs la paroi perforée du crible présente au maximum 400 trous, les micro-organismes peuvent être déposés sur la couche de gélose dans des conditions plus favorables à la précision de l'analyse et le prélèvement de l'échantillon peut s'effectuer plus rapidement. En effet, un nombre de trous utiles plus élevé permet d'avoir une surface globale d'entrée d'air au travers de la paroi perforée plus importante, et par conséquent d'avoir un plus grand débit de prélèvement (par exemple de à 180 I/mn, ce qui permet de prélever 1 m3 en moins de 7 minutes) alors que la vitesse de frappe des jets d'air sur la couche de gélose est semblable à celle des appareils antérieurs, c'est-à- dire qu'elle reste dans les limites permettant aux jets d'être utiles. Les conditions de dépôt des micro-organismes sont plus favorables car le fait d'avoir davantage de trous utiles permet d'une part à la gélose de retenir davantage de micro-organismes et d'autre part d'éviter que plusieurs micro-organismes soient impactés au même endroit de la couche de gélose, ce qui induirait une fausse évaluation de la population microbiologique présente dans l'échantillon d'air car les colonies des micro-organismes respectifs impactés au même endroit se chevaucheraient et seraient ensuite comptées comme la colonie d'un seul micro-organisme. La gélose est capable de retenir davantage de micro-organismes parce que le volume d'air passant dans chaque trou est moins important (en moyenne, 1 I par trou avec 1000 trous au lieu de 2,5 I par trou avec 400 trous pour un échantillon de 1 m3 d'air) de sorte que chaque zone de la gélose frappée par un jet d'air (zone o se forme un petit cratère sur la gélose) est moins asséchée par le courant d'air, et conserve donc de meilleures propriétés d'adhérence et de dureté, et par voie de conséquence une meilleure capacité sur la durée du prélèvement à retenir les micro-organismes. La diminution du risque de chevauchement des colonies est obtenue grâce à cette diminution du volume passant dans chaque trou, puisque plus le volume d'air amené par un jet frappant la gélose est faible, moins les risques qu'il y ait plusieurs micro-organismes dans ce volume est faible, et est également obtenue grâce à l'uniformité d'exposition de la gélose à l'air de l'échantillon, c'est-à-dire au fait de faire passer à peu près le même débit, et donc le même volume d'air, au travers de chaque trou, qui évite que certaines zones de la gélose soient frappées par un volume plus important d'air de I'échantillon que d'autres zones, et donc qu'elles aient un risque plus important de recevoir plusieurs micro- organismes au même endroit (dans le même cratère). Selon des caractéristiques préférées, ladite paroi perforée du crible est concave du côté qui regarde ladite couche de gélose tandis que cette dernière est plate du côté qui regarde la paroi perforée du crible. La variation de l'écartement entre la couche de gélose et la paroi perforée est ainsi particulièrement simple à mettre en oeuvre avec une grande précision, favorable à la reproductibilité des mesures. De préférence, ladite paroi perforée du crible est en forme de calotte sphérique. Les essais effectués par l'inventeur ont en effet montré que l'on pouvait obtenir d'excellents résultats avec une telle forme en portion de sphère. Selon d'autres caractéristiques préférées, lesdits trous de la paroi perforée sont exclusivement disposés selon des cercles concentriques ainsi que, pour une pluralité de dits cercles, consécutifs à partir du centre, selon une pluralité de séries identiques de chevrons sensiblement parallèles dont la pointe est tournée vers le centre, chaque dite série de chevrons étant délimitée extérieurement par un chevron formé par deux rayons. La paroi perforée est ainsi subdivisée en un certain nombre de secteurs circulaires identiques présentant, entre les alignements de trous, des canaux d'évacuation de l'air vers la périphérie, le nombre de ces canaux augmentant du centre vers la périphérie de la paroi perforée. Ainsi, au moins dans la région centrale de la paroi perforée, la coexistence entre l'air pénétrant dans l'appareil sous forme de jets et l'air s'évacuant périphériquement, se fait avec une gêne réciproque minimum, les jets d'air formant des sortes de colonnes alignées suivant des travées délimitant des chemins d'évacuation sans obstacle de l'air vers la périphérie, l'air pouvant en particulier circuler dans ces chemins sans avoir à contourner des jets d'air se trouvant au milieu d'un chemin, ce qui est favorable à une évacuation correcte de l'air. On notera que cette disposition des trous de la paroi perforée permet à elle seule de ménager dans la paroi perforée un nombre important de trous utiles, et est donc envisageable avec un écartement entre la couche de gélose et la paroi perforée qui n'augmente pas comme exposé ci-dessus. De préférence, pour chaque cercle de ladite pluralité de cercles, le n-ème cercle à partir du centre présente sn trous, s étant le nombre de séries identiques de chevrons. Si par exemple il y a six séries identiques de chevrons, le premier cercle à partir du centre présente six trous, le deuxième cercle douze trous, et ainsi de suite, tandis que pour chaque série de chevrons, le chevron le plus externe est formé par deux rayons, le chevron consécutif suivant est parallèle à ces rayons et a sa pointe qui est sur le deuxième cercle, le deuxième chevron a sa pointe sur le quatrième cercle et ainsi de suite. Avec ces caractéristiques, on obtient une excellente uniformité de répartition des trous sur la paroi perforée. De préférence, ladite pluralité de séries identiques de chevrons est formée par six dites séries. Ce chiffre constitue un excellent compromis o le nombre de trous et le nombre de chemins d'évacuation de l'air vers la périphérie est équilibré. De préférence, à partir du (p+1l)-ème cercle consécutif à partir du centre, chaque cercle présente le même nombre de trous que le p-ème cercle et chacun de ses trous est aligné, suivant un rayon, avec un trou respectif du p- ème cercle, p étant le nombre de cercles de ladite pluralité de cercles consécutifs. Ainsi, à partir du (p+1l)-ème cercle, les canaux d'évacuation périphériques de l'air se prolongent simplement suivant une orientation radiale, sans qu'il y ait création de nouveaux canaux. Le nombre de trous reste le même d'un cercle à l'autre mais comme ces cercles sont dans la zone périphérique de la paroi perforée, le défaut d'uniformité du nombre de trous par unité de surface qui en résulte reste faible et n'a en pratique que peu de conséquences sur les conditions de dépôt des micro-organismes, alors que la fabrication du crible en est simplifiée. De préférence, compte tenu des expériences menées par l'inventeur, ladite pluralité de cercles consécutifs est formée par quatorze dits cercles. De préférence, toujours pour des raisons pratiques de fabrication et de qualité de résultats obtenus: - lesdits cercles concentriques suivant lesquels sont disposés lesdits trous de ladite paroi perforée, sont sensiblement équidistants; et/ou - la distance entre deux cercles consécutifs desdits cercles concentriques suivant lesquels sont disposés lesdits trous de ladite paroi perforée, est comprise entre 1,8 et 2,2 mm. Selon d'autres caractéristiques préférées pour les mêmes raisons: - les trous de ladite paroi perforée du crible ont tous sensiblement la même taille; et/ou - les trous de ladite paroi perforée du crible ont tous un diamètre compris entre 0,4 et 0,6 mm; et/ou - le nombre de trous par unité de surface de ladite paroi perforée est sensiblement uniforme; et/ou - le nombre de trous par cm2 de ladite paroi perforée est compris entre 20 et 30; et/ou - le nombre de trous de ladite paroi perforée est compris entre 800 et 1200. L'exposé de l'invention sera maintenant poursuivi par la description d'un exemple de réalisation, donnée ci-après à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. Sur ceux-ci: - la figure 1 est une vue en perspective d'un appareil conforme à l'invention; - la figure 2 en est une vue en élévation-coupe; - la figure 3 est une vue en plan du crible que comporte cet appareil; et - la figure 4 est une courbe montrant la variation de la vitesse moyenne de frappe de l'air sur la couche de gélose en fonction du volume d'air aspiré. L'appareil 1 illustré comporte une tête de prélèvement 2 et un corps 3. La tête de prélèvement 2 comporte un crible 4, un manchon aérodynamique 5 sur le bout duquel se monte le crible 4 de façon amovible, un déflecteur 6 disposé dans le manchon 5 de sorte qu'il existe entre le déflecteur et le manchon un conduit 7 d'aspiration d'air, et une turbine 8 comportant un stator 9 solidaire du manchon 5 et un rotor 10 pour aspirer de l'air dans le conduit 7 et pour le refouler par l'orifice d'évacuation latéral 9'. Le rotor 10 de la turbine 8 est entraîné par un moteur électrique 11 qui pénètre partiellement dans le corps 3. Ce dernier sert d'une façon générale au maintien de l'appareil 1 et à la commande du moteur 11: le corps 3 comporte extérieurement, à l'opposé de la tête 2, des pieds 12 par l'intermédiaire desquels l'appareil 1 peut être posé à la verticale, une embase 13 présentant un trou fileté pour fixer l'appareil 1, par exemple à l'horizontale, à un support tel qu'un trépied conventionnel pour appareil photographique, et une poignée 14 de préhension de l'appareil 1, le corps 3 contenant un ensemble de batteries électriques 15, un circuit électrique 16 présentant un afficheur 17 et un clavier simplifié 18 disposé au-dessus de la poignée 14 ainsi qu'un autre circuit électrique 19, et un certain nombre de conducteurs électriques non représentés servant à effectuer les liaisons nécessaires entre le moteur 11, la batterie 15 et les circuits 16 et 19. La tête de prélèvement 2 est prévue pour recevoir un récipient 20 contenant une couche de gélose 21 de contour similaire à celui de la paroi perforée 22 du crible 4, et pour maintenir ce récipient dans la position illustrée o la couche de gélose est disposée en regard de la paroi perforée 22 et concentriquement à celle-ci. Le maintien du récipient 20 se fait plus précisément grâce à des encoches (non illustrées) prévues sur le bout du manchon aérodynamique 5, encoches dans chacune desquelles se loge l'une des oreilles (non illustrées) que présente le récipient 20 en saillie par rapport à sa paroi latérale, l'emmanchement du fond du récipient 20 (partie du récipient opposée à la surface de la couche de gélose qui regarde la paroi perforée 22) dans le déflecteur 6 servant à obturer celui-ci. Davantage de détails sur la coopération entre le récipient 20 et la tête de prélèvement 2 sont données dans la demande de brevet français n 98-05166, à laquelle on pourra se reporter si on le désire. On notera simplement que le fait que le récipient 20 et le crible 4 soient montés tous les deux sur le même support (le bout du manchon 5), permet d'avoir un positionnement très précis entre le crible et le récipient, et que la surface de la couche de gélose 21 qui est en regard de la paroi perforée 22 est délimitée à la fabrication (lorsqu'on coule la couche de gélose 21) par un film tendu sur la surface d'extrémité de la paroi annulaire qui entoure la couche de gélose 21, de sorte que la géométrie de cette surface est particulièrement précise et répétitive d'un récipient 20 à l'autre. Du fait de la conformation de la paroi latérale du récipient 20 et de celle du crible 4, le conduit 7 existe également tout autour du récipient 20 de sorte que quand le rotor 10 tourne, il y a aspiration d'air en périphérie du récipient et donc aspiration d'air extérieur, qui pénètre dans l'appareil 1 au travers de la multitude de trous que présente la paroi perforée 22, comme montré par les flèches sur la figure 2. Alors que la surface de la couche de gélose 21 qui regarde la paroi 22 est plate (elle est très légèrement incurvée du fait que le film délimitant cette surface à la fabrication prend une petite flèche lorsque la gélose est coulée), la paroi 22 est bombée dans le sens o elle est concave du côté qui regarde la couche de gélose 21, ici selon une portion de sphère, de sorte que l'écartement entre la paroi 22 et la couche de gélose 21 augmente de leur périphérie vers leur centre. Grâce à cet écartement variable, les trous ménagés dans la paroi 22, qui sont en nombre particulièrement élevé ainsi qu'on peut le voir sur les figures 1 et 3, sont tous capables d'être utiles, c'est-à-dire de créer chacun un courant d'air venant frapper la couche de gélose 21 sous la forme d'un jet qui rencontre cette dernière avec une vitesse suffisamment grande pour qu'un éventuel micro- organisme présent dans la courant d'air se fixe sur la couche de gélose par impaction et suffisamment faible pour que le micro-organisme reste revivifiable. Ainsi qu'on le voit plus particulièrement sur la figure 3, les trous de la paroi perforée 22 sont exclusivement disposés selon des cercles concentriques ainsi qu'en six secteurs circulaires délimités par les rayons 23A à 23F qui sont disposés à 60 les uns des autres. Les trous des quatorze premiers cercles consécutifs à partir du centre de chacun des six secteurs sont disposés selon une série de chevrons parallèles dont la pointe est tournée vers le centre, de sorte qu'il existe six séries identiques de chevrons qui sont délimitées extérieurement respectivement par le chevron formé par les rayons 23A et 23B, par celui formé par les rayons 23B et 23C et ainsi de suite. Il en résulte que, pour chaque série de chevrons, la pointe de celui qui est le plus à l'extérieur se trouve sur le trou qui est exactement au centre de la paroi perforée 22, la pointe du deuxième chevron est sur un trou du deuxième cercle, et ainsi de suite jusqu'au septième et dernier chevron dont la pointe est sur la douzième cercle consécutif à partir du centre. Du quinzième au dix-huitième et dernier cercle, le nombre de trous reste le même que pour le quatorzième cercle, chacun des trous de ces cercles étant aligné suivant un rayon, avec un trou respectif du quatorzième cercle. Ainsi qu'on le voit sur la figure 3 pour le secteur situé entre les rayons 23A et 23B, o l'on a matérialisé tous les alignements de trous, il existe entre ces alignements des canaux allant jusqu'à la périphérie de la paroi 22, le nombre de ces canaux étant d'autant plus élevé que l'on est proche de la périphérie de cette paroi. Lorsque le rotor 10 est entraîné en rotation, les jets d'air existant entre la paroi 22 et la couche de gélose 21 sont disposés de la même façon que les trous de cette paroi, et il existe donc entre les alignements de jets d'air des chemins (correspondant aux canaux susvisés) grâce auxquels l'air peut s'évacuer sans obstacle vers le canal 7 d'aspiration périphérique, de sorte que la coexistence entre l'air pénétrant dans l'appareil sous forme de jets et celui qui s'évacue périphériquement, s'effectue avec une gêne réciproque minimum. On observera que les cercles concentriques suivant lesquels sont disposés les trous de la paroi 22, sont sensiblement équidistants, et on notera que cette distance est de l'ordre de 2 mm, que les trous de la paroi 22 ont tous sensiblement la même taille, ici un diamètre de l'ordre de 0,5 mm, que le nombre de trous par unité de surface de la paroi perforée est sensiblement uniforme, ici de l'ordre de 25 trous par cm2, et que le nombre total de trous de la paroi 22 est légèrement inférieur à 1000 trous. Du fait que l'écartement entre la couche de gélose 21 et la paroi perforée 22 a des caractéristiques géométriques qui se répètent d'un récipient à l'autre, le débit d'air aspiré pour chaque tour du rotor 10 reste le même et par conséquent la vitesse de frappe de l'air sur la couche de gélose 21 reste la même pour une même vitesse de rotation du rotor et le volume d'air aspiré reste le même pour un même nombre de tours effectués par le rotor. La figure 4 montre comment l'on fait varier la vitesse moyenne de frappe de la couche de gélose 21 par les jets d'air en fonction du volume déjà aspiré, c'est-à-dire ici comment les circuits 16 et 19 font varier la vitesse de rotation du moteur 11 en fonction du nombre de tours déjà effectués par celui-ci. Au départ, I'on fixe la vitesse de rotation du moteur 11 de sorte que la vitesse moyenne de l'air au travers des trous de la paroi 22 (le rapport entre le débit total et la surface totale des trous) soit de l'ordre de 11,5 m/s et l'on maintient cette vitesse constante jusqu'à ce qu'un volume d'environ 500 I ait été aspiré, et l'on accroît alors la vitesse de rotation du moteur pour que la vitesse moyenne soit de 15 m/s et l'on maintient cette vitesse de rotation jusqu'à ce que la totalité de l'échantillon, c'est-à-dire 1000 1(1 m3) ait été aspiré. Cette variation de la vitesse d'impaction sur la gélose en fonction du volume déjà aspiré réduit les risques que des micro-organismes ne soient pas retenus par la couche de gélose du fait que celle-ci subit un certain assèchement au fur et à mesure du prélèvement de l'échantillon à chaque endroit o la gélose est frappée par un jet d'air, I'augmentation de vitesse permettant de compenser l'augmentation de la dureté et la diminution de I'adhérence dues à l'assèchement. Dans une variante non représentée, on augmente le débit d'aspiration d'air (et donc la vitesse moyenne de frappe de la gélose) d'une façon progressive plutôt que par paliers ou avec davantage que deux paliers; on répartit différemment les trous sur la paroi perforée 22, notamment en prévoyant un nombre différent de cercles concentriques et de rayons délimitant des secteurs o les trous sont répartis de façon identique; et/ou on réalise l'augmentation d'écartement entre la couche de gélose et la paroi perforée de façon différente, par exemple avec une paroi perforée qui est plate et une couche de gélose qui est concave du côté qui regarde la paroi perforée. De nombreuses autres variantes sont possibles en fonction des circonstances, et on rappelle à cet égard que l'invention ne se limite pas aux exemples décrits et représentés. REVENDICATIONS 1. Appareil de prélèvement pour l'analyse microbiologique de l'air, comportant un crible présentant une paroi perforée d'une multitude de trous, des moyens pour maintenir un récipient amovible contenant une couche de gélose de contour similaire à celui de ladite paroi perforée dans une position prédéterminée o ladite couche de gélose est disposée en regard de ladite paroi perforée et concentriquement celle-ci, et des moyens d'aspiration d'air en périphérie dudit récipient maintenu dans ladite position prédéterminée, afin de faire pénétrer dans ledit appareil, au travers desdits trous, de l'air qui vient frapper ladite couche de gélose; caractérisé en ce que ladite paroi perforée (22) du crible (4) et ladite couche de gélose (21) du récipient (20) sont conformés de sorte que leur écartement augmente de leur périphérie vers leur centre. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite paroi perforée (22) du crible (4) est concave du côté qui regarde ladite couche de gélose (21) tandis que cette dernière est plate du côté qui regarde la paroi perforée (22) du crible (4). 3. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite paroi perforée (22) du crible (4) est en forme de calotte sphérique. 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits trous de ladite paroi perforée (22) sont exclusivement disposés selon des cercles concentriques ainsi que, pour une pluralité de dits cercles, consécutifs à partir du centre, selon une pluralité de séries identiques de chevrons sensiblement parallèles dont la pointe est tournée vers le centre, chaque dite série de chevrons étant délimitée extérieurement par un chevron formé par deux rayons (23A-23F). 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que pour chaque cercle de ladite pluralité de cercles, le n-ème cercle à partir du centre présente sn trous, s étant le nombre de séries identiques de chevrons. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que ladite pluralité de séries identiques de chevrons est formée par six dites séries. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que à partir du (p+1)-ème cercle consécutif à partir du centre, chaque cercle présente le même nombre de trous que le p-ème cercle et chacun de ses trous est aligné, suivant un rayon, avec un trou respectif du p-ème cercle, p étant le nombre de cercles de ladite pluralité de cercles consécutifs. 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que ladite pluralité de cercles consécutifs est formée par quatorze dits cercles. 9. Appareil selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que lesdits cercles concentriques suivant lesquels sont disposés lesdits trous de ladite paroi perforée, sont sensiblement équidistants. 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que la distance entre deux cercles consécutifs desdits cercles concentriques suivant lesquels sont disposés lesdits trous de ladite paroi perforée (22), est comprise entre 1,8 et 2,2 mm. 11. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les trous de ladite paroi perforée (22) du crible (4) ont tous sensiblement la même taille. 12. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les trous de ladite paroi perforée (22) du crible (4) ont tous un diamètre compris entre 0,4 et 0,6 mm. 13. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le nombre de trous par unité de surface de ladite paroi perforée (22) est sensiblement uniforme. 14. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le nombre de trous par cm2 de ladite paroi perforée (22), est compris entre 20 et 30. 15. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le nombre de trous de ladite paroi perforée est compris entre 800 et 1200.