FR2873111A1 - Dispositif amplificateur de concentration d'analytes presents dans une atmosphere et systeme de detection associe - Google Patents

Abstract

Un dispositif amplificateur (AMP) de concentration d'analytes présents dans une atmosphère, comprend une première membrane nanoporeuse (m1) et une deuxième membrane nanoporeuse (m2) disposées dans un conduit (1), et formant une cavité (2) dans le conduit, le diamètre des nanopores de la première membrane étant supérieur à la taille des analytes à détecter, le diamètre des nanopores de la deuxième membrane étant inférieur à la taille desdits analytes. Un dispositif de pompe (3) est prévu permettant de provoquer un courant de flux entrant (FE) par la première membrane et sortant ( Fs) par la deuxième.Un système de détection comprend avantageusement un tel dispositif associé à un capteur chimique ou biochimique.

Description

DISPOSITIF AMPLIFICATEUR DE CONCENTRATION D'ANALYTES

PRESENTS DANS UNE ATMOSPHERE ET SYSTEME DE DETECTION

ASSOCIE

La présente invention concerne les capteurs utilisés pour la détection d'analytes présents dans une atmosphère, tels que des espèces chimiques ou biologiques particulières.

Dans de nombreux domaines de l'industrie (agro-alimentaire, pharmacie...), dans le domaine de la sécurité et de la prévention industrielle, civile (pollution domestique) et dans le domaine militaire, des capteurs sont utilisés pour permettre la détection d'une concentration anormale de certains analytes dans l'atmosphère, afin d'en prévenir les effets dangereux, par exemple l'explosion, l'empoisonnement, ou la contamination. A ces fins, des capteurs chimiques ou des biocapteurs sont utilisés. Dans le domaine biologique, il est nécessaire de détecter certaines toxines qui se révèlent dangereuses, telles certaines toxines bactériennes comme le bacille du charbon ou les toxines botuliques, ou certains virus, comme par exemple la variole, la grippe... Dans le domaine chimique, on connaît les dangers des dérivés organophosphorés (sarin, tabun...) et du TNT.

Un capteur chimique est un système qui utilise des réactions chimiques pour détecter un analyte. II crée un lien entre l'élément de reconnaissance chimique, qui réagit avec l'analyte, à un transducteur qui relie cette reconnaissance chimique à un signal physique utile, et transforme ce signal physique en un signal électrique.

II est habituellement constitué : d'une interface chimique sensible, qui interagit avec l'analyte à détecter. L'interaction entre l'analyte et l'interface chimique sensible par sorption physico-chimique entraîne une variation d'une grandeur physique mesurable de l'interface, par exemple, la masse, la conductivité électrique, la température ou la réflectivité optique.

d'un transducteur, qui convertit cette grandeur physique particulière de l'interface chimique, en un signal électrique, par exemple une tension, un courant, ou une fréquence ou un signal optique. Ce signal est ensuite traité par toute instrumentation appropriée.

2873111 2 De manière analogue, un biocapteur est un système qui utilise des réactions biologiques pour détecter un analyte. II crée un lien entre l'élément de reconnaissance biologique, qui réagit avec l'analyte, à un transducteur qui relie cette bio-reconnaissance en un signal physique utile, et transforme ce signal physique en un signal électrique.

Plus précisément, et comme schématiquement représenté sur la figure 1, un biocapteur Bcpt est basé sur le greffage sélectif d'un analyte cible a (l'analyte à détecter) sur un ligand récepteur Lr. Les ligands récepteurs sont immobilisés sur la surface du capteur Scapt, formant une couche de molécules sélectionnées pour leurs propriétés de reconnaissance dudit analyte. Dans les systèmes dits à affinité, le transducteur TD est directement sensible à l'accrochage (greffage) de l'analyte cible sur le ligand. Dans les systèmes dits catalytiques, ou métaboliques, une enzyme est utilisée comme réactant. Cette enzyme catalyse une réaction biochimique à laquelle le transducteur réagit. Le transducteur TD fournit en sortie un signal électrique Se en réponse au signal physique détecté.

Les capteurs sont généralement classés en fonction des principes de transduction utilisés.

Les capteurs optiques utilisent une source lumineuse pour exciter directement l'analyte cible ou un analyte (polymère par exemple) qui subit une modification lorsqu'il est mis en présence de l'analyte cible, et des moyens pour examiner les variations des propriétés optiques qui en résultent: absorption, réflexion, fluorescence. Des capteurs chimiques utilisant ce type de transduction sont notamment utilisés pour la détection des vapeurs chimiques qui contaminent l'environnement d'une mine antipersonnel (détection de TNT). Un dispositif connu comprend une source de lumière d'excitation, typiquement une diode laser, deux substrats transparents recouverts d'une couche de polymère fluorescent, qui forment un guide d'onde planaire pour la lumière émise par le polymère. Le passage d'un flux d'air comprenant du trinitrotoluène (analyte cible) dans le guide d'onde modifie les propriétés de fluorescence du polymère (extinction). Un filtre d'interférence laisse passer la lumière émise par le polymère et bloque une grande partie de la lumière émise par la source. Un dispositif de type photomultiplicateur (tube ou photodiode) permet de mesurer l'intensité de la fluorescence. Les biocapteurs optiques comprennent pour leur part des 2873111 3 transducteurs optiques utilisant par exemple les propriétés de fluorescence ou de radioactivité.

Les capteurs à variation de résistance dont le principe repose sur le changement de la conductance d'un film polymère conducteur ou d'un film semi-conducteur minéral induit par la sorption de gaz et par les réactions chimiques qui en découlent. Une structure connue consiste par exemple en un film mince poreux de semi-conducteur (oxyde métallique tel que W03 ou Sn02, ZnO... dopés avec du platine ou du paladium) déposé sur une céramique chauffée. Le chauffage permet d'améliorer la cinétique des réactions de surface.

Les capteurs à variation de masse, typiquement les capteurs à ondes acoustiques, ou les capteurs à vibration piezoélectrique. Par exemple, un capteur à ondes acoustiques de surface comprend un peigne interdigité émetteur, un récepteur, et une membrane sensible formée par un oxyde métallique ou un polymère, disposée entre l'émetteur et le récepteur. L'adsorption/absorption de molécules d'analytes par la membrane sensible, provoque une variation de la masse et des propriétés viscoélastiques de ladite membrane, qui entraîne une perturbation de la transmission de l'onde de surface. Le matériau de la membrane est choisi en fonction de l'analyte à détecter.

D'autres types de capteurs existent qui ne seront pas détaillés. Ces différents capteurs de l'état de la technique présentent généralement comme inconvénient d'être non sélectifs: ils réagissent à plus d'un analyte, ce qui gêne leur identification et classification.

Un autre inconvénient de ces capteurs est leur faible sensibilité : leur seuil de détection est généralement supérieur à la limite de toxicité ou dangerosité de certains analytes, actifs à faible concentration. Par exemple, des agents chimiques toxiques tels que les agents neurotoxiques types G (sarin, tabun), les agents vésicants tels l'ypérite, l'ypériteazoté et la lewisite, ont en commun d'être des agents hautement toxiques, et actifs à de faibles concentrations, typiquement 0,01mg/kg. Les capteurs de l'état de la technique ne sont pas capable d'atteindre de tels seuils de sensibilité.

Il y a un intérêt certain à être capable de détecter leur présence à bas seuil de détection, inférieur à un seuil dit de toxicité ou de contamination.

2873111 4 Les capteurs d'analytes de l'état de la technique ne sont pas tous opérants pour de telles détections à bas seuil.

Un objet de l'invention est d'apporter une solution technique à ce 5 problème de détection d'analytes en faible concentration.

L'idée à la base de l'invention est de favoriser la concentration d'analytes dans l'environnement du capteur chimique.

Dans l'invention, on fait l'observation suivante qu'un certain nombre d'analytes toxiques ou dangereux se caractérisent par des molécules de taille de l'ordre du nanomètre à quelques nanomètres.

Parmi ces analytes on peut citer les dérivés organophosphorés (sarin, tabun, ...) mais aussi le TNT, qui sont des molécules de taille proche du nanomètre. Les molécules des analytes type virus, ont des tailles comprises entre 20 et 300 nanomètres. Les molécules des toxines bactériennes ont des tailles comprises entre 1,71 et 271 nanomètres.

Dans l'invention, une solution technique au problème posé a été trouvée dans l'utilisation de deux membranes nanoporeuses, le diamètre des nanopores de la première membrane étant supérieur au diamètre des nanopores de la deuxième membrane, et d'un dispositif apte à former un flux d'air dans le sens de la première vers la deuxième membrane, de manière à enfermer dans l'espace entre les deux membranes, des analytes dont la taille est comprise entre les deux diamètres.

En plaçant un capteur ou l'élément de surface sensible du capteur à l'intérieur de cet espace, la réponse du capteur correspond au facteur d'amplification obtenu. Le seuil de détection équivalent d'un système comprenant un amplificateur de concentration selon l'invention associé à un capteur chimique est considérablement abaissé, permettant la détection des analytes recherchés à de faibles concentrations.

Telle que revendiquée, l'invention concerne donc un dispositif amplificateur de concentration d'analytes présents dans une atmosphère, comprenant une première membrane nanoporeuse et une deuxième membrane nanoporeuse disposées dans un conduit, et formant une cavité dans le conduit, le diamètre des nanopores de la première membrane étant supérieur à la taille des analytes à détecter, le diamètre des nanopores de la deuxième membrane étant inférieur à la taille desdits analytes, et un 2873111 5 dispositif de pompe étant prévu permettant de provoquer un courant de flux entrant par la première membrane et sortant par la deuxième.

Le dispositif dans l'invention permet de concentrer dans la cavité d'amplification les analytes cibles, ayant une taille comprise entre les deux diamètres des membranes. Les autres analytes contenus dans l'atmosphère observée, soit ne pénètrent pas dans la cavité d'amplification, car leurs molécules sont trop grandes par rapport au diamètre d'entrée (diamètre des nanopores de la première membrane) soit sont rejetées via la deuxième membrane parce leurs molécules sont de taille inférieure au diamètre de o sortie (diamètre des nanopores de la deuxième membrane). C'est le cas typiquement des principaux constituants de l'atmosphère (oxygène, oxyde de carbone, di-oxyde d'azote... etc).

En adaptant le diamètre des nanopores des membranes, en fonction de la taille de l'espèce d'analyte à rechercher, on améliore la sélectivité du capteur. On sait aujourd'hui séparer des molécules avec une précision de l'ordre du nanomètre.

Dans un perfectionnement, pour réduire les risques d'accrochage des molécules aux parois des nanopores de la membrane d'entrée, on prévoit de tapisser les parois des nanopores par un matériau pris sous forme de nanotubules. De cette façon le transport des analytes à travers les nanopores de grand diamètre est optimisé.

En outre, pour réduire encore les risques d'accrochage, on prévoit une réalisation des membranes selon la technologie dite "à couche supportée" (supported layer), qui permet d'obtenir une épaisseur de membrane particulièrement optimisée, faible.

L'invention concerne aussi une cellule de détection d'un ou d'une pluralité d'analytes, comprenant un dispositif amplificateur de concentration associé à un capteur ou un réseau de capteurs chimiques et un dispositif de circulation d'air.

Le capteur peut-être de toute technologie, notamment du type à résistance, variation de masse ou optique.

Selon un aspect de l'invention, pour une application à la détection d'analytes de type biologiques tels que les toxines ou les virus, le capteur est un biocapteur.

2873111 6 D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre indicatif et non limitatif de l'invention et en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 déjà décrite est un schéma simplifié d'un biocapteur, selon l'état de l'art; - les figures 2a à 2c montrent une membrane de nanopores utilisée dans l'invention, selon une vue de dessus, et en, coupe selon la technologie utilisée, film ou support; - la figure 2d montre la constitution d'une nanopore à nanotubule utilisée dans un mode de réalisation de l'invention; - la figure 3 représente un schéma-bloc simplifié d'un dispositif amplificateur de concentration selon l'invention; - la figure 4 représente le principe de concentration de l'invention, 15 grâce au diamètre des pores des membranes du dispositif amplificateur de concentration selon l'invention; - la figure 5 représente un schéma-bloc d'un mode de réalisation d'un système de détection d'espèces gazeuses comprenant un dispositif amplificateur selon l'invention; - la figure 6 représente une variante de réalisation d'un tel système; - la figure 7 représente de façon schématique un système de purge intégré; et - la figure 8 représente de façon schématique un exemple d'un 25 mode de réalisation de l'assemblage de deux membranes obtenues selon la technologie dite à couche supportée.

Le principe d'amplification de concentration selon l'invention s'applique aux molécules de taille nanométrique, pour en permettre la détection bien avant le seuil limite de toxicité. Il s'applique d'une manière générale aux molécules de taille proche ou supérieure au nanomètre. On a répertorié précédemment un certain nombre d'espèces chimiques entrant dans ces fenêtres de taille de molécules: des espèces chimiques telles le sarin, le tabun, ou le TNT (entre 0,7 et 0,8 nm), les virus (entre 10 et 300 nm), les toxines, notamment les toxines bactériennes (entre 1,71 et 271 nm).

2873111 7 Un capteur selon l'invention est particulièrement adapté à la détection à bas seuil de ces analytes, dans le but de prévenir toute toxicité ou de permettre la mise en place de mesures adaptées pour prévenir tout risque de contamination. Elle trouve notamment une application dans la détection des armes chimiques ou bactériologiques, mais aussi pour prévenir tout risque de contamination (hôpitaux, aéroports par exemple).

Sur la figure 3, on a schématiquement représenté un dispositif AMP amplificateur de concentration selon l'invention. II comprend un conduit 1 de forme quelconque, par exemple un tube à section circulaire comme représenté. On pourrait tout aussi bien avoir un tube à section carrée. Le conduit 1 peut être en tout matériau adapté, par exemple en verre, quartz, plastique ou métal.

Ce conduit comprend deux membranes nanoporeuses ml et m2.

On a ainsi une cavité 2 dont l'espace est délimité par les deux membranes et le conduit. L'ensemble peut par exemple être obtenu par un procédé approprié de collage ou d'assemblage des membranes.

Une membrane nanoporeuse est un matériau bien connu, généralement obtenu à partir d'une membrane polymère. Selon un procédé possible de fabrication, dans une première étape, cette membrane est exposée à un flux d'ions hautement énergétiques qui la traverse de part en part, et qui endommage sa structure. Dans une deuxième étape, un traitement associant optique et chimie permet de révéler la trajectoire rectiligne des ions et de former ainsi des nanopores de forme essentiellement cylindrique.

La densité des pores est contrôlée de manière statistique en contrôlant le flux d'ions.

Le diamètre des nanopores est contrôlé par les paramètres de révélation. Avec les technologies actuelles, on atteint des précisions qui 30 permettent de séparer des molécules par leur taille avec une précision de l'ordre du nanomètre.

Les techniques de fabrication des membranes nanoporeuses sont bien connues et ont fait l'objet de nombreuses publications. Elles ne seront pas détaillées plus avant.

2873111 8 Une membrane nanoporeuse est représentée sur la figure 2a, en vue de dessus. Elle comprend une multitude de nanopores, en densité contrôlée. La densité va typiquement dépendre du diamètre des nanopores.

Les technologies actuelles permettent une densité de pores de l'ordre de 104 5 à 5.109 nanopores par cm2.

Deux technologies de fabrication sont principalement utilisées. La technologie dite à films (technologie couche épaisse) et la technologie dite à couche supportée (technologie couche mince).

Une membrane obtenue selon la technologie à film est représentée en coupe sur la figure 2b. La membrane est un film polymère Po11 (polycarbonate, PET, polyamide....) d'épaisseur el typiquement comprise entre 10 et 25 microns.

Une membrane obtenue selon la technologie à couche supportée est représentée en coupe sur la figure 2c. La membrane est un film polymère Po12 (polycarbonate, PET, polyimide....) déposée par tout procédé adapté en couche mince, d'épaisseur e2 typiquement comprise entre 0.2 et 5 microns, sur un substrat S, par exemple un substrat silicium.

Dans un premier exemple d'assemblage des membranes pour former un dispositif amplificateur selon l'invention comme représenté sur la figure 3, les membranes sont réalisées en couche épaisse. Elles sont chacune assemblées par tout moyen approprié (assemblage mécanique, collage) au conduit.

Dans un autre exemple d'assemblage schématiquement représenté sur la figure 8, chacune des membranes est réalisée en couche mince déposée sur un substrat. On prévoit alors de graver le substrat S1, S2 de chaque membrane ml, m2, et d'assembler les deux membranes par leurs substrats en sorte que la partie gravée du substrat de chaque membrane forme la cavité d'amplification du capteur selon l'invention. Le conduit de la figure 3 est ainsi réalisé par les substrats S1 et S2 des membranes.

Le dispositif AMP d'amplification selon l'invention comprend encore (figure 2) un dispositif 3 de circulation d'air, typiquement une pompe ou un ventilateur, apte à créer un flux d'air entrant (FE) par la première membrane et sortant ( Fs) par la deuxième membrane. Ce dispositif 3 de circulation d'air est typiquement prévu en fond de conduit.

2873111 9 Dans l'invention, et comme plus particulièrement détaillé sur la figure 3, on choisit la première membrane qui reçoit le flux entrant FE, avec des nanopores de diamètre dl et la deuxième membrane qui laisse passer le flux sortant Fs, avec des nanopores de diamètre d2, avec dl > d2.

Ainsi, les molécules des analytes contenues dans le flux entrant qui ont une taille inférieure à dl; vont traverser la membrane ml. Parmi les molécules qui traversent la membrane ml, les molécules des analytes qui ont une taille dm comprise entre dl et d2 sont emprisonnées dans la cavité 2, alors que celles qui ont une taille comprise d, inférieure à d2 ressortent de la o cavité par la membrane m2, dans le flux sortant.

Selon un mode de réalisation de l'invention, on choisit dl supérieur à la taille de la molécule de l'analyte cible que l'on souhaite détecter, par exemple dans un rapport deux, pour limiter les risques d'accrochage des analytes aux parois internes des nanopores.

Pour réduire le risque d'accrochage et pour améliorer la sensibilité du dispositif selon l'invention, on prévoit de préférence de tapisser les parois des nanopores avec un matériau qui optimise le transport des analytes à l'intérieur des nanopores. Ceci peut se faire sous forme de nanotubules du matériau, disposées dans les nanopores en utilisant des procédés technologiques de synthèse de nano-objets dans les pores bien connus. Sur la figure 2d, on a représenté en coupe une telle nanopore dont les parois internes sont tapissées par un matériau sous forme de nanotubule.

Les diamètres dl et d2 des nanopores de la membrane d'entrée ml et de la membrane de sortie m2 et l'épaisseur des nanotubules (qui réduit le diamètre interne utile des nanopores) sont déterminées en fonction de la taille d'analyte recherchée, avec toute la précision permise par la technologie.

On peut encore réduire le risque d'accrochage, en choisissant de préférence des membranes en couche mince. Ces membranes sont typiquement obtenues par une technologie de fabrication des membranes dite "à couche supportée" (supported layer), qui permet d'obtenir une épaisseur de membrane particulièrement optimisée, faible (technologie couche mince), typiquement inférieure à 5 microns.

Selon un autre aspect de l'invention, on prévoit de déterminer les 35 densités de nanopores des membranes pi, p2 et leurs diamètres di et d2 en 2873111 10 sorte de créer des conditions de pression favorable à la détection, c'est à dire pour que la cavité ne se retrouve ni en surpression ni en dépression. Ceci peut être obtenu avec une surface de nanopores équivalente égale entre les deux membranes, ce qui s'écrit comme suit: - la surface St1 représentée par les nanopores de la première membrane est donnée par: Sn = pi.1/4.7c.d12 - la surface St2 représentée par les nanopores de la deuxième membrane est donnée par: Ste = p2.1.t.d22 On choisit donc (p1, dl) et (p2, d2) pour que: St1=St2.

De cette façon, le pompage n'induit aucune variation de pression au sein de la cavité 2.

Dans un mode de réalisation pratique d'un dispositif de concentration selon l'invention, comme illustré sur la figure 4, le dispositif amplificateur de concentration AMP comprend un goulot d'entrée 4, en forme d'entonnoir, qui permet d'améliorer les performances de collection d'analytes au sein de la cavité 2. Si on se place dans le contexte d'un conduit à section circulaire, et si on note DI le diamètre extérieur du goulot et D2, le diamètre intérieur du goulot, on obtient un facteur d'amplification additionnel égal au carré du rapport des diamètres. Soit, si on prend par exemple D1=10cm et D2=1 cm, un facteur d'amplification additionnel de 100.

Le diamètre D2, ou plus généralement la largeur de la section du conduit 1 correspond typiquement à la dimension du conduit 1.

Selon l'invention, un système de détection d'analytes en phase vapeur ou gazeuse, présents dans une atmosphère, intègre un dispositif AMP amplificateur de concentration selon l'invention, un capteur 10 de détection d'analytes et un dispositif de pompe 3. L'amplificateur et le dispositif de pompe sont typiquement intégrés dans le conduit 1, comme représenté sur la figure 4, avec le dispositif de circulation d'air (un ventilateur ou une pompe) disposé en fond de conduit, et le capteur 10 peut-être disposé à l'intérieur de la cavité dans le conduit, ou à l'extérieur de la cavité, sur le conduit.

Le capteur peut-être un capteur chimique ou un biocapteur, à transducteur de tout type, en particulier, il peut-être du type optique, à variation de masse ou de résistance. Il est disposé de façon appropriée pour 2873111 11 effectuer la détection des analytes recherchés dans l'atmosphère confinée de la dite cavité (2). En pratique, il peut être disposé à l'extérieur ou à l'intérieur de la dite cavité (du conduit) en fonction de la technologie considérée.

Dans le cas d'un biocapteur, au moins la surface de réception Scapt du capteur (Figurel) est placée à l'intérieur de la cavité.

Dans le cas d'un capteur à transducteur optique, on prévoira de préférence que le système optique soit disposé orthogonalement par rapport au sens du flux FE =Fs, plutôt que colinéaire, ce qui dans ce dernier cas imposerait des membranes transparentes. Le conduit serait dans une telle application du type en verre ou en quartz, ou plus généralement dans tout matériau transparent à la longueur d'onde de travail du détecteur. On comprend que dans ce cas, le capteur 10 ou au moins la partie transduction optique du capteur, est disposé à l'extérieur du dispositif d'amplification AMP, sur le conduit, au niveau de la cavité, par tout montage approprié. Un tel montage est représenté schématiquement sur la figure 4.

Si la technologie du capteur utilisé prévoit la réaction avec un analyte de détection, on prévoira un système d'injection dudit analyte à l'intérieur de la cavité.

Dans le cas des autres technologies de capteur chimique ou de biocapteur, le capteur 10 est typiquement disposé à l'intérieur de la cavité 2, comme représenté schématiquement sur les figures 5 et 8. En d'autres termes, le capteur est intégré dans le dispositif amplificateur AMP. En pratique, la partie sensible 13 comprenant l'interface et le transducteur serait dans la cavité, tandis que la partie 12 d'instrumentation de mesure et d'alimentation serait à l'extérieur.

En pratique, on prévoit en outre un système d'inversion et dérivation de flux de manière à permettre la purge périodique de la cavité 2.

Un exemple d'un mode de réalisation d'un tel système est détaillé en relation avec la figure 6.

Typiquement, on réalise un tel système au moyen d'électrovannes, disposées et commandées pour qu'en phase de détection, le dispositif de circulation d'air 3 impose le flux FE Fs, et en ce qu'en phase de purge, le sens du flux dans la cavité soit inversé, avec une entrée d'air 2873111 12 prévue dans le conduit entre la deuxième membrane et le dispositif de circulation d'air, en sorte d'établir un flux de purge entrant FP par la deuxième membrane et un flux de purge sortant FsP par la première au moyen d'un conduit 5 de dérivation (by-pass). Dans l'exemple, le flux de purge sortant est expurgé dans l'atmosphère via le dispositif 3 de circulation d'air.

Dans l'exemple, on prévoit ainsi un premier ensemble de vannes v1 et v2, pour la phase de détection, et un deuxième ensemble de vannes v3, v4 et v5 pour la phase de purge.

Les vannes de détection v1 et v2 sont disposées dans le conduit 1 de part et d'autres de la cavité 2 et chacune avant l'entrée, respectivement la sortie du conduit de dérivation 5. Elles sont commandées à l'état passant en phase de détection et à l'état fermé en phase de purge.

Les vannes de purge v3, v4 et v5 ne sont pas disposées dans le conduit 1. La vanne v3 commandant l'ouverture de l'entrée d'air de purge est disposée pour isoler cette entrée du conduit 1, en sortie de deuxième membrane. Les vannes v4 et v5 sont disposées pour isoler respectivement l'entrée et la sortie du conduit de dérivation 5, du conduit 1. Ces vannes sont commandées à l'état fermé en phase de détection et à l'état passant en phase de purge.

Ainsi, les premier et deuxième ensembles de purge sont commandés de façon complémentaire, en fonction de la phase opérationnelle du système: détection ou purge. En pratique le système de circulation d'air sera dimensionné par rapport au volume de la cavité et à la contrainte de période de déclenchement de la purge. Comme ordre de grandeur, on peut prévoir un débit d'air de 1 cm3/s.

On peut par ailleurs prévoir un système à deux pompes, l'une pour la détection et l'autre pour la purge.

L'invention ne se limite pas aux exemples de mise en oeuvre décrits. En particulier toutes les variantes nécessitées par l'intégration d'un 30 capteur particulier sont du domaine de l'invention.

Claims (1)

13 REVENDICATIONS

1. Dispositif amplificateur (AMP) de concentration d'analytes présents dans une atmosphère, comprenant une première membrane nanoporeuse (ml) et une deuxième membrane nanoporeuse (m2) disposées dans un conduit (1), et formant une cavité (2) dans le conduit, le diamètre des nanopores de la première membrane étant supérieur à la taille des analytes à détecter, le diamètre des nanopores de la deuxième membrane étant inférieur à la taille desdits analytes, et un dispositif de pompe (3) étant prévu permettant de provoquer un courant de flux entrant (FE) par la première membrane et sortant ( Fs) par la deuxième.

2. Dispositif amplificateur de concentration selon la revendication 1, caractérisé en ce que les nanopores de la première membrane ont un diamètre supérieur de l'ordre de deux fois la taille des analytes à détecter.

3. Dispositif amplificateur de concentration selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première membrane comprend des nanotubules synthétisées dans les nanopores, pour favoriser le transport des analytes au travers de cette membrane.

4. Dispositif amplificateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les membranes sont des membranes en couche mince.

5. Dispositif amplificateur de concentration selon l'une des 20 revendications précédentes, caractérisé en ce que le conduit comprend un goulot d'entrée (4) en forme d'entonnoir.

6. Dispositif amplificateur de concentration selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un système (5) d'inversion et dérivation de flux permettant de purger de ladite cavité.

7. Système de détection d'analytes, comprenant un capteur (10) permettant la détection desdits analytes, caractérisé en ce que ledit système comprend un dispositif amplificateur de concentration (AMP) selon l'une 2873111 14 quelconque des revendications précédentes, et en ce que le capteur est disposé pour effectuer la détection dans l'atmosphère confinée dans la dite cavité (2).

8. Système de détection selon la revendication 7, caractérisé en 5 ce que ledit capteur est placé au moins en partie (13) à l'intérieur de la cavité.

9. Système de détection selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit capteur est du type capteur résistif, à semi-conducteur ou polymère.

10. Système de détection selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit capteur est du type capteur optique.

11. Système de détection d'analytes de type dérivé organophosphoré ou de type TNT selon l'une quelconque des revendications 6 à 9 comprenant un capteur chimique.

12. Système de détection d'analytes de type virus ou toxines bactériennes selon l'une quelconque des revendications 7 à 10 comprenant un biocapteur.