FR2518265A1 - Dispositif metrologique d'analyse automatique en cas de pollution base sur l'utilisation d'un biocapteur et de sa chaine de telemesure - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF DE METROLOGIE INTERESSANT LE DOMAINE DE LA POLLUTION. IL EST BASE SUR L'UTILISATION DE LA SENSORIALITE D'UN ANIMAL DE TYPE "BIOCAPTEUR". DANS LE CAS PARTICULIER DU MILIEU AQUEUX, IL COMPREND UN POISSON EQUIPE D'UN EMETTEUR. CE DISPOSITIF PERMET DE TRANSMETTRE LES INFORMATIONS BIOELECTRIQUES ISSUES DES STRUCTURES OLFACTIVES DU POISSON ET DE LES EXPLOITER SUR CALCULATEUR POUR DETECTER ET QUANTIFIER UN OU PLUSIEURS MICRO-POLLUANTS, A DES CONCENTRATIONS 10 FOIS A 100 FOIS INFERIEURES AUX NORMES ACTUELLES DE LA C.E.E. PARMI LES APPLICATIONS, CITONS LA POSSIBILITE D'UTILISER CE BIOCAPTEUR ET SA CHAINE DE TELEMESURE DANS TOUS LES CAS OU UNE SURVEILLANCE DE LA CHIMIE DES EAUX EST NECESSAIRE.

Description

L'invention consiste en l'utilisation de la truite commune arc-enciel comme biocapteur a haute résolution adapté à la surveillance des eaux de consommation.

Dans son principe général, l'invention n' a rien de nouveau puisqu'il existe actuellement sur le marché un Truitomètre breveté qui a été mis au point par 1'INRA et une Agence de Bassin.

Cependant ce procédé, basé sur les réactions comportementales du poisson, reste très grossier. Il ne donne, lors d'un incident de pollution, aucune réponse qualitative et encore moins quantitative.

L'invention par contre, résultat de 10 années de recherche en neurophysiologie fondamentale sur la truite, permet de par la méthodologie et la technologie mises en oeuvre un niveau de résolution et une rapidité de réponse tout è fait intéressants lorsqu'il s'agit de détecter un certain nombre de molécules de synthèse (assimiiables aux micropolluants) en milieu d'eau douce ou en milieu marin.

Sur le plan méthodologique : l'invention se distingue du Truitomèw tre puisque l'information de pollution est recueillie au niveau des strume tures nerveuses olfactives du poisson. Ceci permet donc d'une part une haute finesse de résolution sur un large spectre de familles chimiques, et d'autre part de se dégager des fluctuations comportementales peu quantifiables sur lesquelles est basé le Truitomètre actuel.

Sur le plan technologique : l'animal est le biocapteur d'une chalne de mesure. I1 assure donc la fonction de transduction suivante information chimique de micropollutionactivité électrique particulière au niveau des structures nerveuses. Il suffit de recueillir cette activité électrique et de l'exploiter.

Mise en oeuvre
Les informations bioélectriques disponibles sur le bulbe olfactif sont prélevées par 2 électrodes de platine de 3/100 de diamètre. Elles sont amplifiées puis codées, enfin émises sur une fréquence centrale de 100 KHz par l'émetteur (EM figure 1/1). Cet émetteur réalise en technologie CMOS permet un transcodage précis des modifications d'activité électrique du bulbe olfactif. L'alimentation de l'unité télémétrîque s' effectue par pile lithium ce qui garantit (compte tenu de la faible consommation globale de la partie émission) une autonomie de 1800 heures.

La truite (T figure 1/1) est placee dans un bac (B figure 1/1) de type aquarium de 60x60x40 cm alimenté par l'eau à surveiller.

Le signal télémétrique issu de l'émetteur est recueilli par 2 électrodes d'inox en forme de plaque (EI,E2 fig. 1/1) placées respectivement au fond de l'aquarium et près de la surface. Ce signal est ensuite amplifié par un amplificateur (A fig. 1/1) ayant 80 db de gain dans la bande 110-80 Hz. Le décodeur (D fig. 1/1) permet de démoduler le signal haute fréquence et d'obtenir ainsi le signal biologique initialement'présent au niveau des bulbes olfactifs. Ce signal (Electrobulbogramme ou E.B.G.) est ensuite traité par transformée de Fourrier rapide (F.F.T.) (terminologie anglo-saxonne) par un calculateur a faible cot (C fig. I/I). On obtient donc une F.F.T. qui représente la répartition de lténergie en fonction de la fréquence.

Ici cette FFT est réalisée dans la bande O + 25 Hz (FFT fig. 1/1).

En l'absence de toute contamination le spectre énergétique spontané (Sp fig, 1/1) se répartit entre O et 25 Hz avec une prédominance entre 2 et 12 Hz, L'apparition d'un micropolluant modifie cette repartition et lton obtient un spectre différent (mp fig. 1/1).

Ces modifications de l'énergie spectrale sont traitées par un corrélateur, ce qui permet de distinguer, en fonction des modifications du spectre, le type de micropolluant et sa concentration dans le milieu (concentration, famille chimique fig. 1/1).

Qualités du système
Résolution en masse : actuellement 10 ng/litre, c'est-à-dire 10 fois audessus de l'analyse par chromatographie en phase gazeuse.

Discrimination entre produits : relativement bonne et essentiellement dépendante du type de programme de corrélation.

Temps de réponse I1 faut distinguer deux aspects - le temps de réponse physiologique qui est de l'ordre de 500 ms dès que le
micropolluant touche les fossettes olfactives.

- le temps de calcul : actuellement les programmes ne sont pas encore opti
misés. I1 faut 3 minutes pour que la corrélation soit obtenue.

Coût de la chaîne télémétrique comprenant l'animal, l'émetteur, l'amplificateur, le décodeur : inférieur a 5000 Fr à la date du 1/12/81.

Fiabilité du système télemétrique - aucun incident en ce qui concerne l'électronique, - en ce qui concerne l'aspect chirurgical de l'implantation: excellente dé
fense physiologique de l'animal. Aucune infection post-opératoire n'a en
core été constatée alors que les interventions ont lieu en milieu septique.

L'invention qui est proposée permet, avec des moyens modestes, d'assurer très correctement la surveillance de l'eau destinée à la consommation ou 1e l'eau du milieu marin Dans ce dernier cas l'utilisation de la truite est tout fait possible mais nécesaite une période d'adaptation de 3 semaines à un mois de l'animal aux conditions particulières de salinité du m@lieu. Il est préférable d'utiliser une espèce marine (actuellement en @@urs d'expérimentation).

Cette invention qui est basée sur le principe du biocapteur permet donc une surveillance des modifications physico-chimiques de l'eau au sens large du terme.

@e temps de réponse global de la chaîne d'analyse est intéressant (nettement plus court que par les procédés physico-chimiques classiques dlanan lyse). La fiabilité du système est acceptable.

On peut considérer qu'une application industrielle systémmatique peut être envisagée pour répondre aux problèmes de pollution de l'eau - en amont des prises d'@au destinée à la consommation, - en aval des stations d'épuration, -@ et d'une façon générale lorsqu'il s'agit de surveiller la chimie d'une eau

Claims (4)

REVENDICATIONS

1. Dispositif permettant la détection de micropolluants dans l'eau douce ou dans l'eau de mer, basé sur l'utilisation d'une chaîne de biotélémesure, caractérisée par l'exploitation de la sensorialité d'un animal de type biocapteur (T) vivant dans un bac (B).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par la présence d'un émetteur implanté chirurgicalement à demeure sur le crâne de l'animal (EH).

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le recueil de l'émission d'un signalbioélectrique issu des structures nerveuses de l'animal par les électrodes (E1 et E2).

4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par la présence d'une unité d'amplification (A) et de décodage (D).