FR2960969A1 - Airborne particle e.g. biological aerosol, collecting device, has collecting module comprising disc shaped filter juxtaposed with ventilator that allows flow of air through filter, where filter collects airborne particle - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF PORTATIF DE COLLECTE DE PARTICULES AEROPORTEES La présente invention concerne un dispositif portatif de collecte de particules aéroportées. Elle s'applique notamment au prélèvement d'échantillons d'air, réalisé au préalable d'analyses. Elle s'applique par exemple plus particulièrement à la collecte d'aérosols biologiques, mais peut également s'appliquer à la collecte d'aérosols chimiques et/ou aux aérosols contenant des particules radioactives. The present invention relates to a portable device for collecting airborne particles. It applies in particular to the taking of air samples, carried out prior to analysis. It is applicable, for example, more particularly to the collection of biological aerosols, but can also be applied to the collection of chemical aerosols and / or aerosols containing radioactive particles.
L'échantillonnage de l'air permet de collecter des échantillons de particules aéroportées présentes dans l'environnement. Les échantillons prélevés peuvent faire l'objet d'analyses, dont les résultats peuvent notamment fournir des informations quant à l'exposition de sujets à des agents potentiellement dangereux. Les analyses réalisées peuvent notamment permettre l'identification et la quantification d'éléments chimiques et/ou biologiques, par exemple diffusés dans l'environnement sous la forme d'aérosols. Les éléments biologiques peuvent par exemple comprendre des organismes microbiologiques viables ou non-viables tels que des bactéries, des spores fongiques, des pollens, etc. En ce qui concerne la collecte d'aérosols biologiques, celle-ci présente notamment deux difficultés : une première difficulté est liée à la collecte des aérosols d'une manière générale, et une seconde difficulté est liée à la récupération des particules biologiques dans le but de permettre une analyse biologique ultérieure. A ces difficultés s'ajoutent des problématiques de résistance à l'environnement et d'autonomie des dispositifs utilisés pour la collecte des échantillons. Les dispositifs de collecte d'aérosols biologiques sont communément désignés biodosimètres. Il peut être particulièrement avantageux d'équiper des personnels potentiellement exposés à des doses d'agents biologiques, par exemple des forces armées ou des personnels de laboratoires ou d'industries, de biodosimètres, afin que ceux-ci puissent être informés des doses d'agents auxquelles ils ont été confrontés, et éventuellement de les alerter en cas de doses excessives. Il peut être en outre préférable que les biodosimètres soient portatifs et alimentés en énergie de manière autonome, en étant suffisamment légers et robustes pour pouvoir suivre les utilisateurs dans leurs déplacements sans que ces derniers n'en soient impactés. Les dispositifs portatifs peuvent par exemple être disposés sur la tête, l'épaule ou le torse des porteurs, afin que l'aérosol qu'ils collectent soit comparable avec l'aérosol effectivement inhalé par les porteurs. Egalement, le débit d'air des dispositifs portatifs doit être adapté de façon à correspondre au débit d'air de la respiration humaine, typiquement de 30 litres par minutes et plus. Les dispositifs portatifs peuvent être utilisés notamment pour mesurer les doses d'agents biologiques inhalés par des personnels militaires ou des personnels de laboratoires, ou bien dans le cadre d'études épidémiologiques. Il existe différents types de biodosimètres connus de l'état de la technique, se basant sur au moins trois techniques de collecte décrites succinctement ci-après. Air sampling collects samples of airborne particles from the environment. Samples collected may be subject to analysis, the results of which may include information on the exposure of individuals to potentially hazardous agents. The analyzes carried out can in particular allow the identification and the quantification of chemical and / or biological elements, for example diffused in the environment in the form of aerosols. The biological elements may for example comprise viable or non-viable microbiological organisms such as bacteria, fungal spores, pollens, etc. As regards the collection of biological aerosols, this one presents two difficulties: a first difficulty is related to the collection of aerosols in a general way, and a second difficulty is related to the recovery of the biological particles for the purpose. to allow a subsequent biological analysis. To these difficulties are added problems of resistance to the environment and autonomy of the devices used for the collection of samples. Biological aerosol collection devices are commonly referred to as biodosimeters. It may be particularly advantageous to equip personnel potentially exposed to doses of biological agents, for example armed forces or personnel of laboratories or industries, with biodosimeters, so that they can be informed of the doses of biological agents. agents they have been confronted with, and possibly alert them to excessive doses. It may also be preferable for the biodosimeters to be portable and autonomously powered, being light and robust enough to track users in their movements without being impacted. Portable devices may for example be arranged on the head, shoulder or torso of the carriers, so that the aerosol they collect is comparable to the aerosol actually inhaled by the carriers. Also, the airflow rate of the portable devices must be adapted to match the airflow rate of human respiration, typically 30 liters per minute or more. Portable devices can be used, for example, to measure the doses of biological agents inhaled by military personnel or laboratory personnel, or in the context of epidemiological studies. There are different types of biodosimeters known from the state of the art, based on at least three collection techniques described briefly below.
Une première technique de collecte est désignée impaction sèche. Le principe associé consiste à communiquer aux aérosols à échantillonner une vitesse suffisante pour provoquer leur impaction sur une surface solide. Cette technique présente l'inconvénient de requérir une énergie importante ; il est en effet nécessaire de communiquer aux plus petites particules une vitesse élevée. La consommation d'énergie associée est donc incompatible d'une bonne autonomie du biodosimètre mettant en oeuvre une telle technique. De plus, cette technique s'avère peu efficace pour la collecte de petites particules, typiquement des particules de dimension inférieure à 3 micromètres. L'impaction sèche peut également s'opérer sur des media alternatifs tels que des mousses solides, par exemple des mousses polyuréthane, cependant l'usage de ces média ne résout pas les inconvénients et limitations précités. L'impaction peut être orthogonale, c'est-à-dire que le flux d'air est reçu perpendiculairement à la surface du medium. Dans ce cas, la vitesse des particules collectées est directement liée au flux d'air entrant, et au diamètre d'ouverture du dispositif collecteur. L'impaction peut être également dite cyclonique, c'est-à-dire que les particules sont mises en rotation à grande vitesse afin d'améliorer l'efficacité de la collecte. L'impaction cyclonique permet de dé-corréler le flux entrant et le phénomène d'impaction, cependant l'énergie nécessaire à communiquer aux particules reste identique à l'énergie requise dans le cadre d'une impaction orthogonale, et l'impaction cyclonique s'avère également très consommatrice d'énergie. Une deuxième technique de collecte est désignée collecte liquide. A first collection technique is called dry impaction. The associated principle consists in communicating with the aerosols to sample a velocity sufficient to cause their impaction on a solid surface. This technique has the disadvantage of requiring significant energy; it is indeed necessary to communicate to the smaller particles a high speed. The associated energy consumption is therefore incompatible with a good autonomy of the biodosimeter implementing such a technique. In addition, this technique is not very effective for the collection of small particles, typically particles smaller than 3 microns. Dry impaction can also be performed on alternative media such as solid foams, for example polyurethane foams, however the use of these media does not solve the aforementioned drawbacks and limitations. The impaction may be orthogonal, that is to say that the flow of air is received perpendicularly to the surface of the medium. In this case, the speed of the collected particles is directly related to the incoming airflow, and to the opening diameter of the collecting device. The impaction can also be called cyclonic, that is to say that the particles are rotated at high speed to improve the efficiency of the collection. The cyclonic impaction allows to de-correlate the incoming flow and the impaction phenomenon, however the energy necessary to communicate with the particles remains identical to the energy required in the context of an orthogonal impaction, and the cyclonic impaction s is also very energy intensive. A second collection technique is called liquid collection.
Cette technique consiste à réaliser un changement de milieu entre l'air et un liquide. Les principes physiques sur lesquels cette technique se fonde sont identiques aux principes sur lesquels se fonde la technique d'impaction sèche précitée, à la différence que le medium sur lequel l'impaction s'opère est en phase liquide et non solide. Cette deuxième technique présente cependant plusieurs inconvénients. La nature de liquide du medium impose en effet des contraintes de stockage dans le dispositif de collecte ; la présence de liquide au sein du dispositif affecte notamment la robustesse de l'équipement sur le terrain, et peut s'avérer particulièrement indésirable, par exemple en cas de chute du dispositif. En outre, le liquide est susceptible de s'évaporer, au détriment d'une bonne autonomie du dispositif collecteur ; le recours au stockage d'une grande quantité de liquide, par exemple dans un réservoir, a un impact négatif sur le volume et le poids du dispositif collecteur pouvant s'avérer embarrassant si ce dernier est portatif. Un autre inconvénient de la technique de collecte liquide est lié au fait que l'interaction air / liquide nécessaire au changement des phases des aérosols est consommateur en énergie, par conséquent une longue autonomie suppose un débit d'aspiration plus faible. Une troisième technique de collecte, dite "collecte sur filtre", consiste en la collecte de l'aérosol sur un filtre. Cette technique offre des avantages : notamment une faible consommation électrique et une bonne robustesse. La technique de collecte sur filtre est ainsi privilégiée pour des applications de collecte sur une longue durée. Cependant, les dispositifs existants se basant sur cette technique présentent certaines limitations. Notamment, l'extraction des aérosols du filtre, nécessaire au préalable des analyses, s'avère particulièrement délicate. En outre, le filtre peut être obstrué par les aérosols ambiants, au détriment de l'autonomie des dispositifs. Un autre inconvénient de la technique de collecte sur filtre est que la consommation électrique des dispositifs de collecte la mettant en oeuvre reste trop élevée, notamment en raison de la structure aéraulique indirecte nécessairement adoptée par ces dispositifs ; en effet tous les dispositifs portatifs connus se basant sur la poitrine du porteur. Par conséquent, l'air ne pouvant s'écouler au travers de la poitrine, des coudes sont nécessaires : la collecte se fait par exemple par le devant, et une aspiration d'air se fait par le côté. D'autres dispositifs portatifs connus comprennent un moteur de ventilation et une batterie séparés, par exemple fixés à la ceinture des porteurs, et sont reliés aérauliquement au dispositif de collecte via des tuyaux souples, dans lesquels il est nécessaire de pousser le flux d'air, au prix d'un surdimensionnement du système de ventilation, et partant d'une surconsommation électrique. Encore un autre inconvénient de cette technique est lié au fait que pour certains types de filtres employés, la solution finale obtenue après extraction des aérosols contenus, peut inhiber certaines analyses. Par exemple, des dispositifs collecteurs comprennent un filtre essentiellement réalisé en gélatine. L'extraction de l'aérosol contenu dans le filtre est alors réalisée par une dissolution dans de l'eau de la gélatine, cependant la réaction de dissolution peut par la suite inhiber des réactions de type réactions en chaîne par polymérase ou PCR et partant rendre impossibles certains type d'analyses. De fait, en pratique, des dispositifs basés sur la technique de collecte sur filtre sont plus communément employés pour des applications telles que la surveillance des doses de poussières inhalées par des sujets, pour lesquelles de simples pesées du filtre suffisent à la quantification des poussières. This technique consists in making a change of medium between the air and a liquid. The physical principles on which this technique is based are identical to the principles on which the aforementioned dry impaction technique is based, with the difference that the medium on which the impaction occurs is in the liquid phase and not solid. This second technique, however, has several disadvantages. The liquid nature of the medium imposes storage constraints in the collection device; the presence of liquid within the device affects in particular the robustness of the equipment in the field, and may be particularly undesirable, for example in the event of a fall of the device. In addition, the liquid is likely to evaporate, to the detriment of a good autonomy of the collector device; the use of storage of a large amount of liquid, for example in a tank, has a negative impact on the volume and weight of the collector device can be embarrassing if the latter is portable. Another disadvantage of the liquid collection technique is related to the fact that the air / liquid interaction necessary for the aerosol phases to change is energy consuming, therefore a long autonomy assumes a lower suction flow rate. A third collection technique, called "filter collection", consists of collecting the aerosol on a filter. This technique offers advantages: in particular a low power consumption and a good robustness. The filter collection technique is thus preferred for collection applications over a long period. However, existing devices based on this technique have certain limitations. In particular, the extraction of aerosols from the filter, which is necessary beforehand, is particularly delicate. In addition, the filter can be obstructed by ambient aerosols, to the detriment of the autonomy of the devices. Another disadvantage of the filter collection technique is that the power consumption of the collection devices implementing it remains too high, in particular because of the indirect aeraulic structure necessarily adopted by these devices; indeed all known portable devices based on the wearer's chest. Therefore, since the air can not flow through the chest, elbows are necessary: the collection is done for example from the front, and an air intake is by the side. Other known portable devices comprise a separate ventilation motor and battery, for example fixed to the belt of the carriers, and are connected aerauliquement to the collection device via flexible hoses, in which it is necessary to push the air flow , at the cost of oversizing the ventilation system, and therefore over-consumption. Yet another disadvantage of this technique is that for certain types of filters used, the final solution obtained after extraction of the aerosols contained, can inhibit certain analyzes. For example, collecting devices comprise a filter essentially made of gelatin. The extraction of the aerosol contained in the filter is then carried out by a dissolution in water of the gelatin, however the dissolution reaction can subsequently inhibit polymerase chain reaction reactions or PCR and thereby render impossible certain types of analyzes. In fact, in practice, devices based on the filter collection technique are more commonly used for applications such as monitoring doses of dust inhaled by subjects, for which simple filter weighings are sufficient for the quantification of dust.
Un but de la présente invention est de pallier au moins les inconvénients précités propres aux techniques connues, en proposant un dispositif de collecte de particules aéroportées, notamment d'aérosols biologiques, présentant un bon compromis entre les caractéristiques d'efficacité de collecte, de volume, d'autonomie, de robustesse, et de compatibilité avec les techniques d'analyse existantes, telles que par exemple les techniques d'immuno-analyse, de biologie moléculaire, de spectrométrie de masse, etc., aucune des solutions connues de l'état de la technique n'offrant un compromis permettant la réalisation de dispositifs de collecte de nature portative, et aptes à satisfaire les exigences d'information et de sécurité de personnels militaires ou évoluant dans des contextes industriels ou de laboratoires.35 A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de collecte de particules aéroportées, comprenant un module de collecte caractérisé en ce que le module de collecte comprend un filtre juxtaposé à un ventilateur, le ventilateur permettant l'écoulement d'un flux d'air au travers du filtre, le filtre collectant les particules aéroportées. Dans un mode de réalisation de l'invention, le filtre peut avoir sensiblement la forme d'un disque. Dans un mode de réalisation de l'invention, le diamètre du filtre peut être supérieur à 4 centimètres. An object of the present invention is to overcome at least the aforementioned disadvantages specific to known techniques, by providing a device for collecting airborne particles, including biological aerosols, having a good compromise between the characteristics of collection efficiency, volume , autonomy, robustness, and compatibility with existing analytical techniques, such as for example immunoassay, molecular biology, mass spectrometry, etc., none of the known solutions of the state of the art offering a compromise allowing the realization of collection devices of a portable nature, and able to meet the information and safety requirements of military personnel or operating in industrial or laboratory contexts.35 For this purpose, the subject of the invention is a device for collecting airborne particles, comprising a collection module, characterized in that the module for The collection includes a filter juxtaposed with a fan, the fan allowing the flow of an air flow through the filter, the filter collecting the airborne particles. In one embodiment of the invention, the filter may be substantially disk-shaped. In one embodiment of the invention, the filter diameter may be greater than 4 centimeters.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le ventilateur peut comprendre un moteur électrique entraînant des pales, l'axe principal du moteur électrique étant sensiblement aligné avec le centre du filtre, le dispositif de collecte de particules aéroportées comprenant également des moyens de stockage d'énergie électrique alimentant ledit moteur électrique. In one embodiment of the invention, the fan may comprise an electric motor driving blades, the main axis of the electric motor being substantially aligned with the center of the filter, the airborne particle collection device also comprising storage means electrical power supplying said electric motor.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de collecte de particules aéroportées peut être caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de régulation contrôlant le débit du flux d'air imposé par le ventilateur. Dans un mode de réalisation de l'invention, lesdits moyens de régulation peuvent contrôler la tension appliquée au moteur électrique. Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de collecte de particules aéroportées peut être protégé par une coque extérieure de protection. Dans un mode de réalisation de l'invention, une première grille de 25 protection peut être disposée en avant du filtre. Dans un mode de réalisation de l'invention, une seconde grille de protection peut être disposée en arrière du ventilateur. Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de collecte de particules aéroportées peut en outre comprendre un système d'accroche 30 assurant la fixation du dispositif de collecte à un porteur. Dans un mode de réalisation de l'invention, le système d'accroche peut comprendre des extrémités de formes adaptées pour la fixation à la coque extérieure de protection, les extrémités étant reliées par une ceinture élastique. In one embodiment of the invention, the device for collecting airborne particles may be characterized in that it further comprises regulating means controlling the flow rate of the air flow imposed by the fan. In one embodiment of the invention, said regulating means can control the voltage applied to the electric motor. In one embodiment of the invention, the device for collecting airborne particles may be protected by an outer protective shell. In one embodiment of the invention, a first protective grid may be disposed forward of the filter. In one embodiment of the invention, a second protective grid may be disposed behind the fan. In one embodiment of the invention, the device for collecting airborne particles may further comprise a fastening system 30 for fixing the collection device to a carrier. In one embodiment of the invention, the attachment system may comprise ends of suitable shapes for attachment to the outer protective shell, the ends being connected by an elastic belt.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de collecte de particules aéroportées peut également comprendre un microcontrôleur et une mémoire, contrôlant le régulateur suivant des programmes prédéterminés. In one embodiment of the invention, the airborne particle collection device may also comprise a microcontroller and a memory, controlling the controller according to predetermined programs.
Dans un mode de réalisation de l'invention, ledit microcontrôleur peut être programmé depuis un dispositif extérieur via une interface d'échange de données. Dans un mode de réalisation de l'invention, ledit microcontrôleur peut contrôler le régulateur à partir d'informations délivrées par des capteurs fournissant des informations relatives à l'état physiologique et d'effort du porteur, les capteurs appartenant au groupe comportant les accéléromètres, les capteurs de pulsations cardiaques et les capteurs d'impédance transthoracique. Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de collecte de particules aéroportées peut également comprendre des éléments de protection formés dans un matériau souple élastique et protégeant les cavités réalisées dans la coque extérieure de protection. In one embodiment of the invention, said microcontroller can be programmed from an external device via a data exchange interface. In one embodiment of the invention, said microcontroller can control the regulator from information supplied by sensors providing information relating to the physiological state and the carrier's force, the sensors belonging to the group comprising the accelerometers, heart rate sensors and transthoracic impedance sensors. In one embodiment of the invention, the device for collecting airborne particles may also comprise protection elements formed in an elastic flexible material and protecting the cavities formed in the outer protective shell.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la 20 lecture de la description, donnée à titre d'exemple, faite en regard des dessins annexés qui représentent : Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the description, given by way of example, with reference to the appended drawings which represent:
la figure 1, un schéma illustrant de manière synoptique un système global d'analyse de dosimétrie ; 25 la figure 2, une vue en coupe illustrant le module collecteur d'un dispositif de collecte de particules aéroportées, dans un exemple de réalisation de l'invention ; la figure 3, une vue d'ensemble, en vue éclatée, d'un dispositif de collecte dans un exemple de réalisation de l'invention. 30 La figure 1 présente un schéma illustrant de manière synoptique un système global d'analyse de dosimétrie. Une chaîne globale de dosimétrie comprend une première phase de collecte 100, suivie d'une deuxième phase d'extraction 102 ; la deuxième 35 étape d'extraction 102 est suivie d'une étape d'analyse 104, et peut en parallèle être suivie d'une étape de stockage 106 pouvant être suivie d'une étape de confirmation 108 lors de laquelle de analyses supplémentaires peuvent être réalisées pour confirmer les analyses réalisées lors de l'étape d'analyse 104. Les étapes d'extraction 102, d'analyse 104, de stockage 106 et de confirmation 108 sont typiquement réalisées dans un laboratoire de terrain. L'étape de stockage 106 peut également être suivie d'une étape d'analyse de référence 110, où des analyses de référence éventuellement plus exhaustives, portant sur une partie des échantillons collectés, peuvent être réalisées dans un laboratoire de référence. La présente invention se rapporte principalement à la première phase de collecte 100. FIG. 1, a diagram schematically illustrating a global dosimetry analysis system; FIG. 2 is a sectional view illustrating the collector module of an airborne particle collection device, in one exemplary embodiment of the invention; Figure 3 is an overall view, exploded view, of a collection device in an exemplary embodiment of the invention. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a global dosimetry analysis system. A global dosimetry chain comprises a first collection phase 100, followed by a second extraction phase 102; the second extraction step 102 is followed by an analysis step 104, and may in parallel be followed by a storage step 106 which may be followed by a confirmation step 108 during which further analyzes may be performed. performed to confirm the analyzes performed during the analysis step 104. The extraction steps 102, analysis 104, storage 106 and confirmation 108 are typically performed in a field laboratory. The storage step 106 may also be followed by a reference analysis step 110, where possibly more exhaustive reference analyzes relating to a portion of the samples collected may be performed in a reference laboratory. The present invention relates mainly to the first collection phase 100.
La figure 2 présente une vue en coupe illustrant le module collecteur d'un dispositif de collecte de particules aéroportées, dans un exemple de réalisation de l'invention. Figure 2 shows a sectional view illustrating the collector module of an airborne particle collection device, in an embodiment of the invention.
La collecte d'aérosol peut se faire par un module collecteur 20 équipant un dispositif de collecte de particules aéroportées. Par exemple, le module collecteur 20 peut comprendre un filtre 22 placé devant un ventilateur 24. La configuration du module collecteur 20 présente une configuration aéraulique directe, c'est-à-dire que l'air est aspiré par le ventilateur 24 directement au travers du filtre 22 : le filtre 22 et le ventilateur 24 peuvent être juxtaposés. Le ventilateur 24 peut par exemple être un ventilateur à pales, mu par un moteur électrique. L'axe principal du moteur peut être dans l'alignement du centre du filtre 22; Le filtre 22 peut par exemple se présenter sous la forme d'un disque. Il doit être adapté de manière à permettre la rétention des particules appartenant à la gamme des particules respirées, c'est-à-dire dont la dimension est typiquement comprise entre 1 et 5 micromètres ; par exemple, le filtre 22 peut être choisi avec un diamètre de coupure de l'ordre de 1 micromètre. Ainsi que cela est évoqué précédemment, le débit du dispositif de collecte doit être comparable au débit respiratoire humain, c'est-à-dire de l'ordre de 30 litres par minutes et plus. Pour assurer un tel débit tout en limitant la consommation du moteur électrique, il est avantageux de recourir à un filtre de diamètre élevé, typiquement de l'ordre de 4 centimètres ou plus. The collection of aerosol can be done by a collector module 20 fitted to an airborne particle collection device. For example, the collector module 20 may comprise a filter 22 placed in front of a fan 24. The configuration of the collector module 20 has a direct aeraulic configuration, that is to say that the air is sucked by the fan 24 directly through of the filter 22: the filter 22 and the fan 24 can be juxtaposed. The fan 24 may for example be a fan blade driven by an electric motor. The main axis of the motor may be in alignment with the center of the filter 22; The filter 22 may for example be in the form of a disk. It must be adapted so as to allow the retention of the particles belonging to the range of respirable particles, that is to say the size of which is typically between 1 and 5 micrometers; for example, the filter 22 may be chosen with a cut-off diameter of the order of 1 micrometer. As mentioned above, the flow of the collection device must be comparable to the human respiratory rate, that is to say of the order of 30 liters per minute and more. To ensure such a flow while limiting the consumption of the electric motor, it is advantageous to use a high diameter filter, typically of the order of 4 centimeters or more.
Egalement, il est avantageux que le filtre 22 présente des pertes de charge de l'ordre de quelques dizaines de Pascal. Selon la présente invention, le dispositif de collecte de particules aéroportées portatif utilise ainsi un principe de filtration suivant une configuration aéraulique directe, sans tuyauterie. De la sorte, le flux d'air ne subit aucune déviation le long de son passage dans le dispositif. Cette configuration suppose que le dispositif de collecte soit porté de manière à permettre l'écoulement du flux d'air : par exemple sur l'épaule du porteur, ou bien autour du bras du porteur, voire à la ceinture de celui-ci. Cette configuration permet d'atteindre une consommation électrique suffisamment faible pour obtenir de bonnes performances d'autonomie, et offrir des caractéristiques très satisfaisantes en termes de masse et de volume. D'une manière typique, la consommation électrique peut être inférieure à 0,2 W, pour une autonomie électrique supérieure à 24 heures. L'efficacité de collecte peut être supérieure à 50% dans le domaine des particules dont les dimensions sont comprises entre 1 et 5 micromètres. Also, it is advantageous for the filter 22 to have load losses of the order of a few tens of Pascal. According to the present invention, the device for collecting portable airborne particles thus uses a filtration principle in a direct aeraulic configuration, without piping. In this way, the air flow does not undergo any deviation along its passage in the device. This configuration assumes that the collection device is carried so as to allow the flow of air flow: for example on the shoulder of the wearer, or around the wearer's arm, or even the belt thereof. This configuration makes it possible to achieve a sufficiently low power consumption to obtain good autonomy performance, and to offer very satisfactory characteristics in terms of mass and volume. Typically, the power consumption can be less than 0.2 W, for an electrical autonomy greater than 24 hours. The collection efficiency can be greater than 50% in the field of particles whose dimensions are between 1 and 5 microns.
La figure 3 présente une vue d'ensemble, en vue éclatée, d'un dispositif de collecte dans un exemple de réalisation de l'invention. Figure 3 shows an overall view, exploded view, of a collection device in an exemplary embodiment of the invention.
Un dispositif de collecte de particules 30 comprenant un ventilateur 24 et un filtre 22 tels que décrits ci-dessus en référence à la figure 2, peut comprendre une coque extérieure de protection 32, réalisée par exemple dans un matériau plastique rigide, assurant le maintien et la protection des différents constituants. Une coque de fixation 34, réalisée également par exemple dans un matériau plastique rigide, peut assurer le maintien au sein de la coque extérieure de protection 32, notamment du ventilateur 24, du filtre 22, et d'un module de stockage d'énergie électrique 36, par exemple des batteries. Un module électromécanique 38 peut être disposé au sein du dispositif de collecte 30, par exemple maintenu par la coque de fixation 34. A particle collection device 30 comprising a fan 24 and a filter 22 as described above with reference to FIG. 2 may comprise an outer protective shell 32, made for example of a rigid plastic material, ensuring the maintenance and the protection of the different constituents. A fixing shell 34, also made for example from a rigid plastic material, can hold inside the outer protective shell 32, in particular the fan 24, the filter 22, and an electrical energy storage module. 36, for example batteries. An electromechanical module 38 may be disposed within the collection device 30, for example held by the fixing shell 34.
Le module électromécanique 38 peut par exemple comprendre un régulateur de tension permettant la commande du moteur du ventilateur 24 afin que celui-ci assure par exemple un débit d'air constant. Le module électromagnétique 38 peut également comprendre des moyens de contrôle de la charge du module de stockage d'énergie 36, pour permettre par exemple la recharge de batteries rechargeables, depuis une source d'alimentation électrique extérieure, par exemple via un câble électrique et des moyens de connexion disposés sensiblement au niveau de la surface de la coque extérieure de protection 32. Avantageusement, le module électromécanique 38 peut également comprendre un microcontrôleur et une mémoire, par exemple pour assurer un contrôle du débit d'air selon des programmes déterminés. Avantageusement encore, le microcontrôleur peut être reprogrammable via une interface d'échange de données. Avantageusement encore, le module électromagnétique 38 peut comprendre des moyens de traitement de signaux en provenance de capteurs délivrant des signaux représentatifs de l'état physiologique du porteur, par exemple un capteur de pulsations cardiaques, d'impédance transthoracique, et/ou un accéléromètre, disposé au sein du dispositif ou bien à l'extérieur du dispositif et communiquant avec le dispositif de collecte 30 via des moyens filaires ou de communication radiofréquence par exemple. Le microcontrôleur peut alors par exemple contrôler le débit d'air du ventilateur 24, via la commande du moteur par le régulateur, afin de le faire correspondre aux volumes d'air effectivement inhalés par le porteur, tels qu'évalués sur la base des informations fournies par les capteurs. The electromechanical module 38 may for example comprise a voltage regulator for controlling the motor of the fan 24 so that it ensures for example a constant air flow. The electromagnetic module 38 may also comprise means for controlling the charge of the energy storage module 36, to allow for example the recharging of rechargeable batteries, from an external power source, for example via an electric cable and connecting means disposed substantially at the surface of the outer protective shell 32. Advantageously, the electromechanical module 38 may also comprise a microcontroller and a memory, for example to ensure control of the air flow according to specific programs. Advantageously, the microcontroller can be reprogrammable via a data exchange interface. Advantageously, the electromagnetic module 38 may comprise signal processing means from sensors delivering signals representative of the physiological state of the wearer, for example a heartbeat pulse sensor, transthoracic impedance sensor, and / or an accelerometer, disposed within the device or outside the device and communicating with the collection device 30 via wire means or radiofrequency communication for example. The microcontroller can then for example control the air flow of the fan 24, via the engine control by the regulator, in order to match the air volumes actually inhaled by the wearer, as evaluated on the basis of the information provided by the sensors.
Avantageusement, une première grille de protection 31A peut être disposée en avant du filtre 22, afin de protéger celui-ci, notamment de l'exposition à de l'eau ou à de grosses poussières. La première grille de protection 31A peut par exemple être formée par des lamelles parallèles. Avantageusement la première grille de protection 31A peut être formée au sein d'un cache destiné à contenir le filtre 22. Le cache comprenant le filtre 22 et la grille de protection peut par exemple être fixé au dispositif de collecte 30 par clipsage, vissage, ou d'autres moyens de fixation réversibles permettant un échange facile du filtre 22. Avantageusement, une seconde grille de protection 31 B peut être disposée en arrière du ventilateur 24, également dans le but de protéger ce dernier d'éventuelles projections d'eau ou de poussières. La seconde grille de protection 31 B peut également être formée par des lamelles parallèles. Avantageusement, la coque extérieure de protection 32 peut être formée par deux demi-coques, assemblées par exemple par des vis ou des moyens de clipsage, ou d'autres moyens de fixation connus, par exemple par collage ou soudure plastique. Avantageusement, la coque extérieure de protection 32 peut comprendre des moyens de fixation 320, par exemple une pate de fixation, permettant la fixation d'un système d'accroche 310. Le système d'accroche 310 peut par exemple comprendre à ses extrémités supérieure 3101 et inférieure 3102, des éléments de fixation, par exemple dans un matériau plastique semi-rigide, de forme adaptée à la forme des moyens de fixation précités, réalisés sur la coque extérieure de protection 32. Le système d'accroche 310 peut comprendre dans sa partie centrale, une ceinture 3103 réalisée dans un matériau souple élastique, et permettant par exemple une fixation autour du bras du porteur. Les moyens de fixation 320 permettent une fixation simple et rapide du dispositif de collecte 30 au porteur. Avantageusement encore, le dispositif de collecte 30 peut comprendre des éléments de protection 312, permettant d'assurer une bonne étanchéité du dispositif de collecte, notamment au niveau des ouvertures pouvant être réalisées sur la coque extérieure de protection 32, par exemple les ouvertures pour les passage de vis, ou pour le passage de connecteurs de données ou d'alimentation électrique. Les éléments de protection 312 peuvent par exemple être réalisés dans un matériau souple élastique, et peuvent être profilés de manière à s'adapter aux ouvertures à protéger. Advantageously, a first protective grid 31A may be arranged in front of the filter 22, in order to protect it, in particular from exposure to water or large dusts. The first protective grid 31A may for example be formed by parallel lamellae. Advantageously, the first protective grid 31A may be formed within a cover intended to contain the filter 22. The cover comprising the filter 22 and the protective grid may for example be fixed to the collection device 30 by clipping, screwing, or other reversible fixing means allowing an easy exchange of the filter 22. Advantageously, a second protective grid 31 B may be disposed behind the fan 24, also for the purpose of protecting the latter from possible splashes of water or water. dust. The second protection grid 31 B can also be formed by parallel strips. Advantageously, the outer protective shell 32 may be formed by two half-shells, assembled for example by screws or clipping means, or other known fastening means, for example by gluing or plastic welding. Advantageously, the outer protective shell 32 may comprise fastening means 320, for example a fastening paste, allowing the attachment of a fastening system 310. The attachment system 310 may for example comprise at its upper ends 3101 and lower 3102, fastening elements, for example in a semi-rigid plastic material, of a shape adapted to the shape of the aforementioned fastening means, made on the outer protective shell 32. The attachment system 310 may comprise in its central part, a belt 3103 made of an elastic flexible material, and allowing for example a fixing around the wearer's arm. The attachment means 320 allow simple and fast attachment of the collection device 30 to the carrier. Advantageously, the collection device 30 may comprise protection elements 312, making it possible to ensure good sealing of the collection device, in particular at the openings that can be made on the outer protective shell 32, for example the openings for the screw passage, or for the passage of data connectors or power supply. The protective elements 312 may for example be made of an elastic flexible material, and may be shaped to adapt to the openings to be protected.
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