Brevet FR3061958A1 — publié le 20180720

PROCEDE DE PRELEVEMENT, DE FILTRATION ET D'ANALYSE DE PARTICULES ET MICRO-ORGANISMES CONTENUS DANS L'AIR ET DISPOSITIF DE MISE EN OEUVRE. La présente invention concerne un procédé et un dispositif électromécanique mobile destiné au prélèvement et à la filtration de particules et micro-organismes présentes dans l'air ambiant et leur analyse sèche en laboratoire sans recours à des opérations intermédiaires ou mélange à un soluté absorbant. Le procédé et son dispositif s'intéressent au traitement de particules et micro- organismes en suspension dans un volume d'air ambiant et non pas à l'aspiration exclusive des particules déposées au sol comme le ferait un aspirateur à poussière, notamment en environnement et à l'intérieur de locaux libres ou en atmosphère confinée comme par exemple l'intérieur d'un container plombé, d'un véhicule tel que camion, avion, bateau etc. De manière générale, le dispositif de mise en oeuvre du procédé de l'invention réunit sur en un seul support mobile, des moyens d'aspiration et d'orientation des flux vers des moyens de filtration tels que au moins un filtre collecteur à même de concentrer et collecter des molécules. On sait que l'air ambiant en milieu libre est le plus souvent chargé de composés organiques volatils émis le plus souvent par les véhicules de transport par exemple des hydrocarbures aliphatiques et aromatiques, des alcènes ou encore des aldéhydes, ou par l'évaporation des carburants tels que benzène, toluène, xylène etc. D'autres composés sont également issus des activités industrielles, tels que les alcools, les esters, les cétones, les aldéhydes, les solvants chlorés etc., auxquels viennent s'ajouter des composés générés par l'agriculture et ses épandages ou les activités domestiques. La métrologie des composés volatils se heurte à plusieurs difficultés dont : la grande diversité de concentration, la pluralité des familles chimiques, la représentation de l'échantillonnage à analyser, la diversité des techniques d'échantillonnage, de transfert et d'analyse, le transport et le stockage des échantillons etc. La méthode de prélèvement, la technique d'analyse et le mode d'étalonnage sont des critères à prendre en compte pour quantifier les composés volatils. 3061958 2 La technique de prélèvement des composés volatils est déterminée à partir des propriétés physico-chimiques des composés ainsi que de la nature du milieu à échantillonner. Il est distingué plus généralement deux méthodes de prélèvement : le 5 prélèvement sans concentration et le prélèvement avec concentration. Le mode de prélèvement sans concentration consiste à remplir un récipient tel que par exemple un sac ou une ampoule, il n'est utilisable que si les limites de détection des composés sont compatibles avec les systèmes analytiques, ce mode de prélèvement est de moins en moins utilisé compte tenu des possibilités 10 d'évolutions rapides des gaz avant analyse, les composés volatils pouvant s'absorber sur les parois du récipient. Le remplissage du récipient se fait soit par aspiration directe soit en créant un vide pour laisser entrer l'air à traiter. Le mode de prélèvement avec concentration a pour objet la concentration des 15 molécules présentes en faible teneur dans l'air, avant analyse. Cette concentration se fait le plus souvent par absorption dans une solution liquide absorbante. Le volume d'air à analyser est aspiré au travers d'un tube en verre ou en acier. La capacité d'absorption et de désorption du support dépend, de la nature et des propriétés physico-chimiques des composés étudiés, de la nature et des propriétés 20 physico-chimiques de l'absorbant, de la température et de l'humidité relative du milieu et des conditions de prélèvement (débit, durée, etc..). Par le brevet W02004/108880, on a proposé la collecte de particules et microorganismes présents dans l'air ambiant par séparation en aspirant l'air dans une 25 enceinte cylindrique dans laquelle lesdites particules ou micro-organismes véhiculés par l'air sont mis en rotation autour de l'axe de l'enceinte et sont séparés de l'air par centrifugation sur la paroi interne de l'enceinte, un liquide est alors injecté sur les parois internes de l'enceinte de manière à récupérer au bas de celle-ci un soluté comprenant les particules collectées pour être analysé. Cette méthode implique 30 donc une dissolution dans un milieu liquide absorbant, suivie d'une réaction chimique entre ce milieu et le composé recherché. Il en résulte la formation d'un composé stable et non volatil, comme un précipité caractéristique, qu'il est alors possible de doser facilement. Cette méthode permet de piéger efficacement, puis analyser, des composés polaires difficilement accessibles car peu absorbables ou 35 peu désorbables mais présente également certains inconvénients. 3061958 3 Par le brevet FR 2 956 211, on a proposé un procédé et une installation de détection d'au moins une matière cible telle qu'une matière narcotique ou une matière explosive, ledit procédé consistant à faire circuler de l'air prélevé dans un volume d'air confiné dans lequel la présence d'au moins une matière cible est 5 soupçonnée être présente, à travers un substrat de capture que l'on chauffe de manière à libérer les molécules odorantes provenant de ladite matière cible que l'on dirige alors vers le nez d'un chien dressé. L'application de ce procédé implique une installation comprenant des moyens de prélèvement d'un volume d'air à l'intérieur d'un volume d'air confiné, des moyens 10 d'échauffement du substrat et des moyens de guidage pour guider les molécules odorantes révélées vers le nez du chien. Si l'efficacité de ce procédé et de son installation semble incontestable, ladite installation fait coopérer entre eux deux éléments bien indépendant entre eux et utilisés séparément l'un de l'autre; d'une part des moyens de prélèvement consistant en un chariot associant les moyens 15 d'aspiration et les moyens de filtration, notamment le substrat de capture, et d'autre part des moyens de chauffage dudit substrat de capture associés à des moyens de guidage des molécules odorantes révélée vers le museau du chien détecteur. Contrairement aux procédés et dispositif exposés, la présente invention se 20 différencie sensiblement par le traitement réservé aux volumes d'air prélevés. En effet, le but de la présente invention est de proposer un procédé et une installation de détection qui soient plus performants et plus pratique à mettre en oeuvre, ces avantages ayant été confirmés par des tests comparatifs réalisés par l'école des mines d'Alès (30319) en 2015 entre la méthode de concentration par centrifugation 25 et dissolution dans une solution liquide aujourd'hui le plus fréquemment utilisée et la méthode par aspiration et filtration du présent brevet, montrant une capacité de récupération de micro-organismes élevée et bien supérieure à celle des autres procédés. A cet effet, le procédé de la présente invention recourt à des moyens de 30 prélèvement proches de ceux décrits dans les procédés exposés précédemment, mais le traitement de l'air prélevé diffère sensiblement des procédés précités, en ce que l'air prélevé n'est aucunement soumis à une élévation de température ayant pour but de révéler les molécules odorantes soumises à la détection canine et l'air prélevé n'est pas non plus soumis à une centrifugation à l'intérieur d'une enceinte 35 afin que les particules et micro-organismes soient plaqués sur les parois internes de ladite enceinte et concentrées dans un liquide absorbant. 4 3061958 La présente invention a donc pour objet un procédé et une installation mobile comprenant sur une seule structure, tous les moyens de prélever un volume d'air à analyser par aspiration directe et selon des critères précis (vitesse, durée etc.), dans l'air ambiant ou dans le volume d'air d'espaces confinés et/ou inaccessibles, 5 d'orienter ledit volume d'air aspiré vers un bloc support de filtre comprenant au moins un substrat de capture moléculaire absorbant, pour retenir les particules et micro-organismes et de rejeter dans l'environnement l'air après filtration. Ainsi le procédé est caractérisé en ce qu'il comporte des étapes selon lesquelles : - On prélève par aspiration en milieu libre ou confiné un volume d'air ambiant 10 chargé de particules ou micro-organismes, - On dirige l'air chargé ainsi prélevé depuis l'accès d'aspiration dit « point d'aspiration » vers des moyens de filtration. - On analyse en laboratoire et directement les particules et micro-organismes présent sur le substrat de capture des moyens de filtration et cela sans 15 concentration préalable par centrifugation de l'air prélevé, sans recours à un liquide absorbant quelconque et sans élévation de température du substrat de capture du moyen de filtration. L'invention a également pour objet une installation de prélèvement et filtration 20 caractérisée en ce qu'elle comporte : - Des moyens de prélèvement mobiles comprenant de manière associée fonctionnellement sur la même structure munie de roues ; - Des moyens d'aspiration pour prélever de l'air dans un volume d'air, - Des moyens de guidage dudit air aspiré du lieu de prélèvement vers des 25 moyens de filtration. - Des moyens supports pour maintenir et centrer au moins un moyen de filtration mobile et interchangeable de l'air aspiré. - Des moyens mobiles et interchangeables de filtration de l'air aspiré. 30 Suivant des caractéristiques additionnelles avantageuses du procédé ou de l'installation conforme à l'invention, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, - Les moyens de prélèvement mobiles sont constitués d'une structure mobile préférablement métallique dirigeable et munie de roues ou ambulatoire et aisément 35 transportable à main ou dos d'homme, omprenant de manière associée 3061958 5 fonctionnellement sur ladite même structure, des moyens d'aspiration de l'air, des moyens de guidage de l'air aspiré et des moyens de filtration dudit air aspiré. - Les moyens d'aspiration de l'air sont constitués par une turbine d'aspiration d'air animée par énergie électrique et dont l'admission est raccordée à un tuyau souple, pour prélever par aspiration un volume d'air à traiter à l'intérieur d'un volume d'air ambiant ; - Les moyens de guidage de l'air aspiré sont constitués d'un tuyau souple dit « tuyau de guidage » dont une extrémité est munie d'un « embout sonde interchangeable » et l'autre extrémité est équipée d'un « connecteur mécanique », 10 I' « embout sonde interchangeable » pour être inséré par des interstices dans les volumes d'air confinés et/ou clos et le « connecteur mécanique » pour être associé par exemple par vissage ou encliquetage au centre du plan supérieur des moyens supports de maintien et de centrage des moyens de filtration, de manière à orienter l'air prélevé du lieu de prélèvement vers le centre des moyens de filtration ;. 15 - Les moyens supports de maintien et de centrage des moyens de filtration sont constitués d'un bloc de préférence métallique dit « bloc-filtre » pour recevoir en son intérieur un tiroir dit « tiroir-filtre », ledit « tiroir-filtre » étant conçu et aménagé pour recevoir au moins un moyen mobile et interchangeable de filtration ; - Les moyens mobiles et interchangeables de filtration sont constitués d'au 20 moins un filtre moléculaire dit « filtre-mobile » de préférence circulaire comprenant un substrat de capture moléculaire absorbant pour retenir les particules et microorganismes et être retiré pour être analysé en laboratoire. Le dispositif ici décrit dans le cas précis d'une application précise, n'est en 25 aucune manière limité à cette seule application, il peut être mis en oeuvre dans d'autres applications et selon d'autres modes de fabrication. La description suivante en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de mieux comprendre comment l'invention peut être mise en 30 pratique. La figure 1 est une vue générale en perspective de la totalité de l'installation du procédé, prélèvement et analyse. 35 La figure 2 est une vue en perspective du prélèvement d'un volume d'air à analyser dans un volume d'air confiné. 3061958 6 La figure 3 est une vue du mode d'analyse sans recours à une concentration par centrifugation et mélange à un milieu absorbant liquide. La figure 4 est une vue en perspective d'un moyen de filtration mobile et 5 interchangeable, pour être analyser en l'état et sans autre opération intermédiaire en laboratoire. La figure 5 est une vue de face d'un dispositif manuel de concentration pour le prélèvement en milieu ouvert ambiant. 10 Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens de prélèvement du volume d'air à analyser sont constitués d'une « structure mobile dirigeable » (100), préférablement métallique, munie de « roulettes orientables » (109), fonctionnellement associée à des moyens d'aspiration de l'air dits « corps de 15 turbine » (102), à des moyens de guidage de l'air aspiré dits « tuyau de guidage » (106) et à des moyens de filtration dits « bloc-filtre)> (107) dudit air aspiré. (Voir Fig 1) Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens d'aspiration du volume d'air à analyser sont constitués par un « corps de turbine » (102) animé par 20 énergie électrique, dont l'admission est raccordée à un « tuyau de guidage » (106), pour aspirer un volume d'air déterminé à l'intérieur d'un volume d'air ambiant. (Voir Fig 1) Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens d'aspiration du 25 volume d'air à analyser sont constitués par un « corps de turbine » (102) animé par énergie électrique, dont l'admission est raccordée à un « tuyau de guidage » (106), pour aspirer un volume d'air concentré et limité à l'intérieur d'un « cône de concentration » (115) de volume déterminé, ledit « cône de concentration » (115) étant utilisé pour certains prélèvements dans l'environnement ou en espace libre à 30 l'intérieur de locaux délimités. (Voir Fig 5). Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens de guidage de l'air aspiré sont constitués d'un « tuyau de guidage » (106) dont une extrémité est munie d'un « embout sonde interchangeable » (108) et l'autre extrémité est 35 équipée d'un « connecteur mécanique » (103), l' « embout sonde interchangeable » (108) pour être inséré par des interstices dans le volume d'air confiné et/ou clos 3061958 7 (113) et le « connecteur mécanique » (103) pour être associé par exemple par vissage ou encliquetage au centre du plan supérieur du « bloc-filtre » (107) de la « structure mobile dirigeable » (100). (Voir Fig 1) 5 Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens supports de maintien et de centrage des moyens de filtration sont constitués d'un bloc de préférence métallique dit « bloc-filtre » (107), recevant en son intérieur un tiroir dit « tiroir-filtre» (104), ledit « tiroir-filtre » (104) étant conçu et aménagé pour recevoir au moins un moyen mobile et interchangeable de filtration, dit « filtre- 10 mobile » sec ou humide (105). (Voir Fig 1 et 4). Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens mobiles et interchangeables de filtration sont constitués d'au moins un filtre moléculaire dit « filtre mobile » sec ou humide (105), de préférence circulaire et comprenant un 15 « substrat de capture moléculaire absorbant » (112) par exemple retenu dans un cadre dit « cadre substrat » (111), pour collecter les particules et micro-organismes présents dans le volume d'air aspiré, ledit « filtre-mobile » sec ou humide (105) étant retiré du « tiroir-filtre » (104) après l'aspiration, pour être examiné directement et sans autre opération intermédiaire par des « moyens de laboratoire » (200). (Voir 20 Fig 1, 3 et 4). Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le « filtre-mobile » sec ou humide (105) (quartz ou gélatines) de préférence circulaire, comprend un « substrat de capture moléculaire absorbant » (112) de surface et épaisseur variable selon les 25 types de particules et micro-organismes à collecter, retenu dans un « cadre-substrat » (111) de même forme et dimensions pour permettre l'interchangeabilité du « filtre-mobile » sec ou humide (105) dans le « tiroir-filtre » (104) du « bloc-filtre » (107). (Voir Fig 1 et 4). 30 Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le procédé consiste à prélever un volume d'air déterminé dans un espace confiné et difficilement accessible (113), selon des critères précis de durée et de vitesse adaptés et compatibles avec le « substrat de capture moléculaire absorbant » (112) composant le « filtre mobile » sec ou humide (105) contenu dans le « tiroir-filtre » (104) du bloc 35 filtre (107), pour garantir une filtration optimum des particules et micro-organismes contenus dans ledit volume d'air filtré. (Voir Fig 1 et 2). 3061958 8 Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le prélèvement du volume d'air dans un espace confiné et/ou difficilement accessible (113), est réalisé en déplaçant la « structure mobile dirigeable » (100) constituant les moyens de prélèvement, pour la placer à proximité dudit espace (113), afin d'y introduire par un 5 interstice quelconque, l' « embout sonde interchangeable » (108) de l'extrémité libre du « tuyau souple » (106). Une fois l' « embout sonde interchangeable » (108) introduit dans l'espace à traiter (113), le « corps de turbine » (102) est mis en service. (Voir Fig 2) 10 Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le prélèvement du volume d'air dans l'environnement ou dans le volume d'air ambiant contenu dans un espace déterminé, est réalisé en recourant à un « cône de concentration » (115) dont le volume interne (117) est déterminé et connu, associé aux moyens de guidage de la « structure mobile dirigeable » (100) de l'installation de mise en oeuvre du procédé, 15 notamment le « tuyau souple)) (106). (Voir Fig 5). Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le volume d'air prélevé par aspiration dans l'environnement ou dans un espace confiné et difficilement accessible (113), est guidé par le « tuyau de guidage » (106), vers le « bloc-filtre » 20 (107) dans le « tiroir-filtre » (104) duquel a été placé un « filtre-mobile » sec ou humide (105). Le « substrat de capture moléculaire absorbant » (112) constituant le « filtre-mobile » sec ou humide (105) est alors traversé par l'air aspiré et retient les particules et micro-organismes contenus dans ledit volume d'air, le volume d'air filtré et débarrassé de ses particules et micro-organismes étant rejeté dans 25 l'environnement. (Voir Fig 1 et 4). Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, dès que l'aspiration a été réalisée, le « corps de turbine » (102) de la « structure mobile dirigeable)) (100) est mis hors service, l' « embout sonde interchangeable » (108) est retiré de l'espace 30 prélevé, le « tiroir-filtre » (104) du « bloc-filtre » (107) est ouvert et le « filtre-mobile » sec ou humide (105) est extrait pour être transféré sans autre opération intermédiaire au laboratoire d'analyse. Le laboratoire procède alors au moyen de ses équipements (200) à l'examen direct du « filtre-mobile » sec ou humide (105) , sans soumission du « substrat de capture moléculaire absorbant » (112) à la 35 moindre élévation de température, sans centrifugation des particules et micro- organismes et/ou mélange avec un liquide quelconque, pour déterminer avec 3061958 9 précision les types de particules et micro-organismes collectés ainsi que leur dosage. (Voir Fig 1 et 3). 5 10 15 20 25 30 35 10 REVENDICATIONS. 1.- Procédé de prélèvement, filtration et analyse des particules et micro- organismes contenus dans un volume d'air déterminé, caractérisé en ce que le volume d'air à analyser est prélevé par aspiration dans l'environnement ou dans l'air - ambiant d'un espace déterminé, libre ou confiné et/ou difficilement accessible (113), orienté par des moyens de guidage et notamment un « tuyau de guidage » (106), vers des moyens de filtration collectant par simple passage de l'air à travers un « filtre-mobile » sec ou humide (105) les particules et micro-organismes contenues dans l'air aspiré, ledit « filtre-mobile » sec ou humide (105) étant retiré d'un « tiroir-filtre)) (104) d'un « bloc-filtre » (107) d'une « structure mobile dirigeable> (100) après filtration, pour être directement et sans aucune autre opération intermédiaire, soumis à examen et analyse en laboratoire. 2.- Procédé de prélèvement, filtration et analyse des particules et micro- organismes contenus dans un volume d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume d'air à analyser est prélevé selon des critères précis de durée et de vitesse adaptés et compatibles avec le « substrat de capture moléculaire absorbant » (112) composant le « filtre mobile » sec ou humide (105) contenu dans un « tiroir-filtre » (104) d'un « bloc-filtre » (107) d'une « structure mobile dirigeable » (100), pour garantir une filtration optimum des particules et micro-organismes contenus dans ledit volume d'air filtré. 3.- Procédé de prélèvement, filtration et analyse des particules et micro- organismes contenus dans un volume d'air selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le prélèvement du volume d'air à analyser dans l'environnement ou dans le volume d'air ambiant contenu dans un espace déterminé, est réalisé en recourant à un « cône de concentration » (115) dont le 30 volume interne (117) est déterminé et connu, associé aux moyens de guidage de la « structure mobile dirigeable> (100) du dispositif de mise en oeuvre du procédé, notamment un « tuyau souple » (106). 4.- Procédé de prélèvement, filtration et analyse des particules et micro- 35 organismes contenus dans un volume d'air selon les revendications 1 et 2, 11 3061958 caractérisé en ce que l'aspiration du volume d'air à analyser ayant été réalisée, le « tiroir-filtre » (104) du « bloc-filtre, (107) est ouvert et le « filtre-mobile » sec ou humide (105) est extrait pour être transféré directement et sans autre opération intermédiaire au laboratoire d'analyse, ce dernier procédant alors au moyen de ses 5 équipements (200) à l'examen direct et sec du « filtre-mobile » sec ou humide (105) , sans soumission du « substrat de capture moléculaire absorbant » (112) à la moindre élévation de température, sans centrifugation des particules et microorganismes et/ou mélange avec un liquide quelconque. 10 5.- Dispositif de mise en oeuvre du procédé de prélèvement, filtration et analyse des particules et micro-organismes contenus dans un volume d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'aspiration sont constitués par un « corps de turbine » (102) animé par énergie électrique et dont l'admission est raccordée à un « tuyau de guidage » (106), pour aspirer un volume d'air concentré 15 et limité à l'intérieur d'un « cône de concentration » (115) de volume déterminé, ledit « cône de concentration » (115) étant utilisé pour certains prélèvements dans l'environnement ou en espace libre à l'intérieur de locaux délimités. 6.- Dispositif de mise en oeuvre du procédé de prélèvement, filtration et analyse 20 des particules et micro-organismes contenus dans un volume d'air selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de guidage de l'air aspiré sont constitués d'un « tuyau de guidage » (106) dont une extrémité est munie d'un « embout sonde interchangeable » (108) et l'autre extrémité est équipée d'un « connecteur mécanique » (103), l' « embout sonde interchangeable » (108) pour 25 être inséré par des interstices dans le volume d'air confiné et/ou clos (113) et le « connecteur mécanique » (103) pour être associé par exemple par vissage ou encliquetage au centre du plan supérieur du « bloc-filtre » (107) de la « structure mobile dirigeable » (100). 7.- Dispositif de mise en oeuvre du procédé de prélèvement, filtration et analyse des particules et micro-organismes contenus dans un volume d'air selon les revendications 1, 2, et 4, caractérisé en ce que les moyens mobiles et interchangeables de filtration sont constitués d'au moins un filtre moléculaire dit « filtre mobile » sec ou humide (105) circulaire comprenant un « substrat de capture moléculaire absorbant » (112) retenu dans un cadre dit « cadre substrat » (111), pour collecter les particules et micro-organismes présents dans l'air aspiré, ledit 3061958 12 « filtre-mobile » sec ou humide (105) étant retiré du « tiroir-filtre » (104) du « bloc-filtre » (107) après l'aspiration, pour être examiné directement et sans autre opération intermédiaire par des moyens de laboratoire (200). 5 8.- Dispositif de mise en oeuvre du procédé de prélèvement, filtration et analyse des particules et micro-organismes contenus dans un volume d'air selon la revendication 7, caractérisé en ce que le « filtre-mobile » sec ou humide (105) circulaire comprend un « substrat de capture moléculaire absorbant » (112) de surface et épaisseur variable selon les types de particules et micro-organismes à 10 collecter, retenu dans un « cadre-substrat » (111) de même forme et dimensions pour permettre l'interchangeabilité du « filtre-mobile » sec ou humide (105) dans le « tiroir-filtre » (104) du « bloc-filtre » (107). 15 20 25 30