Brevet FR2880355A1 — publié le 20060707

" Crible pour bio-impacteur, bio-impacteur équipé d'un tel crible " La présente invention se rapporte à un crible amélioré pour bioimpacteur. Un bio-impacteur est adapté à prélever les microorganismes de l'air en vue d'en faire l'analyse microbiologique. L'air est entraîné en direction d'un milieu de culture sur lequel les microorganismes qu'il contient viennent se déposer par inertie. Afin de donner suffisamment de vitesse aux microorganismes, donc suffisamment d'inertie pour qu'ils viennent se :Lo déposer sur le milieu de culture, on utilise un crible disposé en amont du milieu de culture. Le crible est formé d'une plaque percée de passages d'air cylindriques. De ce fait, les passages sont de section plus faible que la surface frontale du crible, et l'air est accéléré. Les microorganismes les plus légers, tels les bactéries et les virus, franchissent aisément le crible en suivant le courant d'air accéléré. Cependant, certains parmi les microorganismes les plus lourds, tels les moisissures et les levures, ne franchissent pas le crible. Du fait de leur plus grande inertie ils ne sont pas entraînés par le flux d'air accéléré et viennent se déposer sur la surface frontale du crible. On estime qu'environ cinquante pour cent des microorganismes dont la taille est supérieure à un micron ne franchissent pas le crible. Les analyses microbiologiques faites sur des prélèvements faits avec de tels cribles sont susceptibles d'être faussées. Le but de l'invention est de proposer un dispositif d'accélération qui permette de prélever sensiblement la totalité des microorganismes de l'air, ou au moins un plus grand nombre qu'avec les cribles existants, en vue de faire des analyses plus précises. Selon l'invention, un tel dispositif est un crible pour bio- impacteur, caractérisé en ce qu'il comprend des passages pour de l'air depuis l'amont vers l'aval du crible, les passages ayant une section progressivement 30 rétrécie depuis un orifice d'entrée vers un orifice de sortie. L'orifice d'entrée et l'orifice de sortie peuvent avoir une même forme géométrique, ce qui peut en rendre plus aisé la conception et/ou la fabrication. On préfère réaliser des orifices d'entrée polygonaux, de sorte qu'ils peuvent être aisément jointifs entre eux. Ainsi, le crible ne présente plus de surface frontale sur laquelle les microorganismes peuvent se 2880355 -2- déposer, mais uniquement des arrêtes formant les côtés des orifices d'entrée. De préférence, les arrêtes sont vives. Des orifices d'entrée en forme de triangle, de carré ou d'hexagone sont adaptés à former un tel crible. Une surface frontale résiduelle peut cependant subsister à la périphérie du crible, notamment si le crible est rond et si les orifices sont polygonaux. Pour que chaque quantité d'air prélevée respectivement dans chacun des passages soit sensiblement identique pour tous les passages, il est préférable de prévoir des passages sensiblement tous identiques en forme io et en dimension. En particulier, il est préférable de prévoir des orifices d'entrée sensiblement identiques en forme et en dimension. De préférence encore, on peut prévoir que l'orifice de sortie est circulaire. En effet, dans cette zone ou l'air est accéléré, la présence d'angles sur les parois du passage est susceptible de freiner le déplacement de l'air, de créer des perturbations dans son écoulement, et/ou de former des zones ou certains microorganismes se déposeraient. On préfère aussi que le passage comprenne une zone cylindrique adjacente à l'orifice de sortie. Dans ce cylindre, les vitesses de l'air peuvent se stabiliser, en direction et en valeur. On peut ainsi obtenir, dans certaines conditions de débit, des flux d'air sensiblement unidirectionnels. Le crible peut en outre former un espace autour des passages, cet espace étant ouvert vers l'aval. L'air qui vient de frapper le milieu de culture est rejeté sensiblement vers l'amont, en direction du crible. Des perturbations trop importantes de cet écoulement d'air sont susceptibles de décoller des microorganismes d'avec le milieu de culture, et de les entraîner, au-delà du milieu de culture. Les analyses peuvent ainsi être faussées. Grâce à cet espace, l'air qui vient de frapper le milieu de culture et qui est rejeté sensiblement vers l'amont, en direction du crible, peut s'échapper en circulant non seulement dans l'intervalle entre crible et milieu de culture, mais également dans l'espace complémentaire ainsi formé entre les passages d'air. L'écoulement de cet air en est facilité et il est moins perturbé. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description ci-après, relative à des exemples non limitatifs. Aux dessins annexés: - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un bio-impacteur équipé d'un crible selon l'invention; - la figure 2 est une vue schématique partielle agrandie, en 5 perspective et en coupe, d'un crible selon l'invention; - la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 2 d'un crible selon l'invention, formant un espace autour des passages d'air; - la figure 4 est une vue en plan d'un crible circulaire selon l'invention, comprenant des orifices d'entrée et de sortie circulaires; - la figure 5 est une vue en plan d'un crible circulaire selon l'invention, comprenant des orifices d'entrée carrés et des orifices de sortie circulaires; - la figure 6 est une vue en plan d'un crible circulaire selon l'invention, comprenant des orifices d'entrée hexagonaux et des orifices de sortie circulaires; - la figure 7 est une vue en perspective et en coupe d'un crible carré selon l'invention, comprenant des orifices d'entrée carrés, des orifices de sortie circulaires et un pavillon à faces convexes; - la figure 8 est une vue en perspective et en coupe d'un crible carré selon l'invention, comprenant des orifices d'entrée carrés, des orifices de 20 sortie carrés et un pavillon à faces planes; et, - la figure 9 est une vue en perspective et en coupe d'un crible carré selon l'invention, comprenant des orifices d'entrée carrés, des orifices de sortie circulaires et un pavillon à faces planes. La figure 1 représente très schématiquement un bio-impacteur 1 équipé d'un crible 2 selon l'invention. Le bio-impacteur s'étend selon une direction longitudinale D, entre un amont M et un aval V. Le bio- impacteur porte une boite de Pétri 3 emplie d'un milieu de culture 4. Le milieu de culture est disposé en vis-à-vis du crible 2. Le crible comprend des passages 6 pour de l'air aspiré par le bio-impacteur et un pavillon 7 périphérique disposé à l'amont M des passages. Une jupe 5 s'étend vers l'aval depuis un bord périphérique amont 71 du pavillon 7. La jupe permet un montage par emboîtement sensiblement étanche du crible 2 sur un corps 15 du bio-impacteur. A des fins illustratives, seul un petit nombre de 2880355 -4- passages relativement larges est représenté. En pratique, il y a typiquement plusieurs centaines de passages. Les passages 6 sont progressivement rétrécis depuis l'amont M vers l'aval V. Le pavillon 7 est, lui aussi, progressivement rétrécis depuis l'amont M vers l'aval V. Les passages 6 sont régulièrement répartis en vis-à-vis d'une surface de culture 41 du milieu de culture 4. Les orifices de sortie sont tous à une même distance longitudinale de la surface de culture. La surface de culture 41 est perpendiculaire à la direction longitudinale D. Chaque passage comprend un orifice d'entrée 11 et un orifice de sortie 12 pour l'air dans le passage. Chaque orifice d'entrée est jointif avec le ou les orifices d'entrée de passages voisins. Les côtés des orifices d'entrée forment entre eux des arrêtes vives 13, perpendiculaires à la direction longitudinale D. Le pavillon 7 permet de prélever de l'air sur une section supérieure à celle de la surface de culture et de ramener cet air vers les passages 6. Chaque passage 6 comprend une zone amont 14, adjacente à l'orifice d'entrée 11, progressivement rétrécie, et une zone aval 16 cylindrique, adjacente à l'orifice de sortie 12. La zone amont 14 et la zone aval 16 sont continues et adjacentes entre elles, c'est-à-dire que l'extrémité aval de la zone amont 14 forme un cercle de raccordement dont le diamètre est identique à celui du cylindre formé par la zone aval 16, ce cercle de raccordement étant aussi l'extrémité amont de la zone aval. La zone aval 16 est sensiblement centrée avec la zone amont 14. Les génératrices du cylindre sont sensiblement perpendiculaires aux arrêtes 13 et à la surface 41 du milieu de culture 4. Les génératrices du cylindre sont en outre parallèles à la direction longitudinale D. De l'air à analyser est d'abord aspiré selon le fléchage F1, entre les parois périphériques du pavillon 7, jusqu'au travers des passages 6. Au sortir de chaque passage, l'air forme un flux, illustré par le fléchage F2, qui vient frapper la surface 41 du milieu de culture 4, en une zone d'impact 42, en vis-à-vis de chaque orifice de sortie 12. Dans cette zone d'impact, une partie au moins des microorganismes de l'air est déposée par inertie. L'air rebondit sur la surface 41, sensiblement en direction du crible, selon le fléchage F3 (partiellement représenté), puis il est évacué, au moins 2880355 -5partiellement via une zone de circulation entourant les passages d'air, à la périphérie 8 de la boîte de Pétri 3 selon le fléchage F4. La figure 2 illustre un détail d'un premier mode de réalisation pour un crible 21 selon l'invention. Nous ne le décrirons qu'en ce qu'il diffère, ou complète la description, du crible 2 précédemment décrit. Le crible 21 de la figure 2 comprend des orifices d'entrée 11 carrés de dimensions identiques et disposés en damiers. Ces orifices sont jointifs et forment entre eux des arrêtes vives 13. Les surfaces des zones amont 14 sont des surfaces réglées entre les arrêtes 13 et le cylindre de la zone aval 16. Les arrêtes sont coplanaires et parallèles à une surface plane aval 17 du crible. La surface aval 17 est parallèle à la surface 41 du milieu de culture 4. Les orifices de sortie 12 des passages 6 sont formés dans la surface aval 17. La figure 3 illustre un détail d'un deuxième mode de réalisation pour un crible 22 selon l'invention. Nous ne le décrirons qu'en ce qu'il diffère, ou complète la description, du crible 21 précédemment décrit. Le crible 22 de la figure 3 comprend, comme le crible 21 de la figure 2, des orifices d'entrée 11 carrés formant entre eux des arrêtes vives. Les surfaces des zones amont 14 sont des surfaces à profil convexe s'étendant entre les arrêtes 13 et le cylindre de la zone aval 16, de sorte que sur le cercle de raccordement les génératrices du cylindre 16 sont tangentes au profil convexe de la zone amont 14. On évite ainsi les perturbations qui peuvent être créées dans le flux d'air par le franchissement d'une arrête entre la zone amont 14 et la zone aval 16. Le crible a une épaisseur E de matière sensiblement constante en tout point et faible relativement aux dimensions d'un passage. La faible épaisseur E crée des conditions hydrodynamiques favorables autour de la sortie des passages. En outre, le crible forme ainsi autour des passages un espace 10. L'air entraîné selon F2 vers la surface 41 du milieu de culture 4 vient déposer les microorganismes dans la zone d'impact 42. L'air est ensuite refoulé sensiblement vers l'aval selon F3, autour d'un flux d'air F2 qui le suit et le pousse. L'espace 10 permet ainsi à l'air de circuler ensuite sous le crible et autour des passages. Tout en positionnant les orifices de sortie 12 2880355 -6- suffisamment proches de la surface 41 du milieu de culture, on obtient ainsi un volume qui permet la circulation de l'air refoulé tout en supprimant ou au moins en réduisant les perturbations qui apparaîtraient en l'absence de l'espace complémentaire de circulation 10. Les boîtes de Pétri généralement utilisées sont de forme circulaire. Les orifices de sortie devant être sensiblement régulièrement répartis en vis-à-vis de la boîte de Pétri, il convient dans ce cas de prévoir un crible de forme sensiblement circulaire. On va donc maintenant décrire des modes de réalisation pour des cribles circulaires selon l'invention, en référence aux io figures 4 à 6. La figure 4 illustre un crible 23 comprenant dix-neuf passages 6 dont l'orifice d'entrée est circulaire. Les passages sont définis par des surfaces 14,16 de révolution. Les orifices d'entrée 11 sont de diamètres identiques et disposés en quinconce, de sorte qu'ils touchent chacun leurs voisins. La zone amont 14 peut être formée par une surface réglée, c'est-à-dire tronconique, ou par une surface à profil convexe. Les dixneuf orifices d'entrée 11 sont disposés de façon à s'inscrire dans un cercle 33 dont le diamètre est sensiblement identique au diamètre de la boîte de Pétri utilisée. Un tel crible est facile à concevoir et à réaliser. Il présente cependant l'inconvénient que des surfaces frontales 30 subsistent entre les orifices d'entrée. Ces surfaces sont réduites et un tel crible apporte néanmoins une amélioration notable relativement aux cribles de l'art antérieur. L'utilisation d'orifices polygonaux, s'ils peuvent être plus chers à concevoir et à fabriquer, selon le mode de réalisation choisi, permet de remédier à cet inconvénient. On peut notamment utiliser trois types de polygones réguliers, des triangles, des carrés, comme illustré aux figures 2 et 3, ou des hexagones, pour former un crible avec des passages d'entrée de formes et de dimensions identiques entre eux. Ainsi, la figure 5 illustre un crible 24 dont les passages d'entrée sont 21 carrés jointifs, c'est à dire qu'ils ne laissent entre eux aucune surface frontale. Les carrés sont inscrits dans un cercle 34 dont le diamètre est sensiblement identique au diamètre de la boîte de Pétri utilisée. De même, la figure 6 illustre un crible 25 dont les passages d'entrée sont 19 hexagones jointifs, ne laissant entre eux aucune surface frontale. Les hexagones sont inscrits dans un cercle 35 dont le diamètre est sensiblement identique au diamètre de la boîte de Pétri utilisée. Les cribles circulaires des figures 4 à 6 laissent subsister une surface frontale périphérique 31. Cette surface frontale 31 peut être réduite en augmentant le nombre des cercles, des carrés ou des hexagones. Les hexagones présentent l'avantage, relativement au carré et pour un même nombre de passages, de réduire au maximum la surface frontale :L0 périphérique 31. Les figures 7 à 8 présentent trois modes de réalisation pour des cribles carrés. Ces cribles sont particulièrement adaptés pour être utilisés avec des boîtes de Pétri carrées. Ils seront décrits en ce qu'ils diffèrent, ou complètent les descriptions, des modes de réalisation précédemment décrits. Ces trois modes de réalisation, comportent chacun 25 orifices d'entrée disposés selon un damier carré. De chacun des quatre bords 32 des damiers s'étend, en s'évasant vers l'amont M, une paroi 72 d'un pavillon 7. Seules deux de ces parois 72 sont représentées aux figures, pour plus de clarté. Le crible 26, illustré à la figure 7, comprend des parois 72 convexes, de sorte que le long des bords 32 du damier, les parois 72 sont tangentes à la direction longitudinale D. Les cribles 27 et 28, illustrés respectivement aux figures 8 et 9, ont des parois 72 planes, donc trapézoïdales. Le pavillon est cependant très peu évasé, de sorte que les parois sont presque parallèles à la direction longitudinale D. Les orifices de sortie des cribles 26 et 28 sont circulaires. La surface amont 14 de chaque passage 6 est formée de quatre surfaces réglées, composées de quarts de cône, chacune respectivement entre un angle de l'orifice d'entrée et le cercle de raccordement avec la zone aval 16 cylindrique, alternées avec quatre surfaces planes triangulaires, chacune des surfaces triangulaires ayant pour base un côté de l'orifice d'entrée. Les orifices de sortie 12 du crible 27 sont carrés. La zone aval 16 a une section carrée constante identique à celle de l'orifice de sortie. La surface amont de chaque orifice est composée de quatre surfaces réglées formant respectivement un trapèze régulier dont les bases sont respectivement un côté de l'orifice d'entrée et un bord d'une section carrée de raccordement avec la zone aval 16. Typiquement, un passage a un diamètre de sortie de 5/100'è' de mm à 1 mm, avec un entraxe de l'ordre de 2 mm, et une longueur axiale de la partie cylindrique de 1,5 mm ou plus généralement 3 à 4 fois le diamètre. La section amont a typiquement la même longueur que la partie cylindrique, avec une pente de profil de 40 à 60 par rapport à l'axe. Le diamètre total du crible est typiquement de 50 à 70 mm. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, un crible peut comprendre une combinaison d'orifices octogonaux et d'orifices carrés, jointifs entre eux. Il est aussi possible d'utiliser des combinaisons d'autres types d'orifices d'entrée, que ce soit des polygones réguliers ou pas, des polygones ou non. - 9 - REVENDICATIONS 1. Crible (2,21-28) pour un bio-impacteur (1), caractérisé en ce qu'il comprend des passages (6) pour de l'air depuis l'amont (M) vers l'aval (V) du crible, les passages ayant une section progressivement rétrécie depuis un orifice d'entrée (11) vers un orifice de sortie (12). 2. Crible selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie ont une même forme géométrique. 3. Crible selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'orifice d'entrée a la forme d'un polygone. 4. Crible selon la revendication 3, caractérisé en ce que le polygone est régulier, les orifices d'entrée étant jointifs entre eux. 5. Crible selon la revendication 4, caractérisé en ce que deux orifices jointifs forment entre eux une arrête vive (13). 6. Crible selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les orifices d'entrée sont sensiblement identiques en forme et en dimension. 7. Crible selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'orifice de sortie est circulaire. 8. Crible selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le passage a une zone cylindrique (16) adjacente à l'orifice de sortie entourée d'une faible épaisseur (E) de matière. 9. Crible selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le crible forme un espace complémentaire (10) de circulation d'air (F3) autour des passages, cet espace étant ouvert: vers l'intérieur. - 10 - 10. Bio-impacteur (1) équipé d'un crible (2,21-28) selon l'une des revendications 1 à 9.