Série d’articles de blog : Comment traiter les faibles débits de liquide ? Partie 4/5

Dans cette 3ème partie des articles «Comment traiter les faibles débits de liquides » Bronkhorst explique l’utilisation d’un régulateur de débit associé à une pompe pour établir un débit de pression très stable.

Bart de Jong
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4ème partie - alimentation en liquide à l’aide d’une pompe

Dans le monde de la régulation et de la mesure de débits, nous faisons une distinction entre les « faibles débits » et les « forts débits ». Mais qu’est-ce que cela signifie réellement ? Bronkhorst fournit des débitmètres et des régulateurs dans la gamme « faible débit ». Savez-vous ce que signifie « faible débit » ? Dans notre série d’articles, nous expliquons la différence et partageons nos conseils et astuces sur les installations à faible débit de liquide.

Alimentation en liquide – utilisation d'une pompe

Pour garantir qu'un régulateur de débit ait un (ultra) faible débit de liquide stable, une pression d’entrée très stable est indispensable. Comme vous l'avez lu dans le 3ème article de la série, la présence de gaz dissous dans le liquide est la principale difficulté à surmonter lors de l’utilisation d’une cuve sous pression pour obtenir un faible débit de liquide stable. S'il est essentiel d'éviter la dissolution de gaz dans le liquide, l'utilisation d'une pompe pour produire la pression d'entrée est un bon choix. C'est ce sujet qui sera abordé dans cette quatrième partie de notre série d’articles sur les faibles débits.

Débitmètre Coriolis avec pompe

Une pompe est un dispositif permettant de fournir une pression ou un débit stable, fiable et continu pour cette application. Aucun gaz dissous n'entrera dans le flux de liquide, car l'action mécanique de la pompe seule pressurise le liquide. Si la pompe soutire le liquide d’un réservoir séparé non pressurisé, celui-ci peut être rempli à tout moment sans interrompre le débit injecté. Il est recommandé que cette cuve soit placée au même niveau que la pompe afin d'éviter une aspiration en dépression qui risquerait de produire des bulles de gaz quand le réservoir est placé plus bas. Dans le cas contraire où le réservoir est placé en hauteur, il convient de prévoir une vanne d’arrêt supplémentaire ou un clapet anti-retour qui empêche que la cuve ne se vide spontanément dans la pompe. Assurez-vous que cette vanne soit montée de sorte qu’il n’y ait aucun volume mort supplémentaire, où de l'air pourrait s'accumuler et ne se dissolve dans le liquide.

Quel type de pompe choisir ?

Une pompe à déplacement – comme une pompe à engrenages ou une pompe à piston – permet de fournir la pression d'entrée nécessaire pour le régulateur de débit. Dans une pompe à engrenages, un volume de liquide fixe se déplace entre les dents des engrenages rotatifs afin de générer un débit. Dans une pompe à piston, un débit de liquide est généré par les déplacements linéaires d'un piston qui remplit et vide un volume fixe. De manière générale, les petites pompes sont préférables, car une pompe ayant un faible volume interne réduit le temps d’injection et du renouvellement de la charge. Quel que soit le type de pompe choisi, assurez-vous toujours que les matériaux de la pompe en contact avec le fluide résistent au liquide traité. Étant donné que le volume de liquide fixe déplacé dans les pompes à engrenages est généralement plus faible que dans les pompes à piston, les premières sont davantage recommandées si un client souhaite une régulation du débit relativement stable pour de faibles débits de liquide. Toutefois, les pompes à engrenages sont limitées à une pression de fonctionnement maximale de 10 à 15 bars en général. Les pompes à piston peuvent gérer des pressions plus élevées, de quelques dizaines de bars à plus de 400 bars. De telles conditions de procédé sont fréquentes dans des applications à faible débit.

Les pompes à double piston que nous utilisons chez Bronkhorst sont déphasées de 180° et offrent dès lors une pression/un débit très stable, ce qui est important dans la gamme « faible débit ». Quant à savoir si une telle pompe est suffisamment précise, cela dépend du procédé de l’application client. La quantité de liquide requise est précisément dosée mais, en raison du principe de fonctionnement du pompage, elle sera dosée par petites impulsions. Si le volume du procédé est assez élevé, il sera suffisant pour lisser les impulsions. Cependant, si vous voulez un dosage ponctuel qui soit réparti de façon uniforme sur une courte période de quelques secondes, une telle installation de pompe à piston sera moins adaptée et une pompe à engrenages sera un meilleur choix.

Utilisation de débitmètre massique avec une pompe en vue d'obtenir une boucle de régulation

Les débitmètres massiques de Bronkhorst, en particulier les Coriolis, sont idéaux pour travailler avec des pompes afin d'obtenir une boucle de régulation qui fixe un faible débit stable. Une autre méthode permettant de créer un faible débit stable, consiste à l’utiliser avec une boucle de régulation de pression. Dans ce cas-ci, la vitesse de la pompe est régulée grâce à un régulateur de pression (EL-PRESS) qui établit une pression d’entrée stable et constante. Parallèlement, le débit est réglé par une vanne de régulation actionnée au moyen d'un débitmètre/régulateur, tel que le mini CORI-FLOW ML120 de Bronkhorst.

Régulation de la pression

Régulation de la pression

Pour de nombreuses applications à faible débit, l'installation d'une boucle de régulation ne doit pas être aussi complexe que celle combinant les régulations du débit et de la pression, décrite ci-dessus. La manière la plus simple d'utiliser une pompe pour générer un débit de liquide est de la laisser soutirer le liquide dans une cuve et de réguler la vitesse de la pompe par le signal « actionneur » de la boucle de régulation du débitmètre-régulateur. Dans la pratique, une telle installation de « régulation directe » a été appliquée pour le dosage stable de faibles débits d'hydrocarbures liquides sans pulsation pour la R&D de catalyse haute pression.

Régulation directe

Régulation directe

Pour assurer une régulation douce et un débit stable sur toute la plage de débit, une ligne de dérivation (by-pass) peut être ajoutée entre la sortie de pompe et le débitmètre-régulateur avec une restriction réglable, comme une vanne à pointeau. Dans le cas de la configuration avec dérivation, la vitesse de la pompe sera plus grande, ce qui entraînera une régulation du débit/de la pression plus stable, de sorte que la pompe fonctionnera à un régime plus efficace et stable, permettant un débit de sortie du liquide plus lissé.

igne de dérivation (By-pass)

Ligne de dérivation (by-pass)

Ne manquez pas la cinquième partie !

Dans la prochaine et dernière partie de cette série d’articles sur les faibles débits, nous nous concentrerons sur la manière d'empêcher ou de maîtriser l'influence des conditions externes. La cinquième partie sera publiée en mai.

Vous pouvez lire les parties précédentes ici :

  • 1ère partie - « Que sont les faibles débits de liquide ? » : dans cette partie, nous expliquons ce que sont les (ultra) faibles débits de liquide, les problèmes qui peuvent survenir et les solutions pour une performance optimale.
  • 2ème partie - « Conseils pour la sélection du débitmètre » : dans cet article, nous donnons des conseils sur la façon d’optimiser la stabilité et les performances de votre système, ainsi que des recommandations sur le dimensionnement, le choix des matériaux et les meilleures procédures à suivre.
  • 3ème partie - « Alimentation en liquide à l'aide d’une cuve sous pression » : dans cet article, nous épinglons deux méthodes qui permettent de fournir une pression d’entrée stable au système liquide, à savoir l’utilisation d’une cuve sous pression ou d'une pompe.

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Les débitmètres régulateurs massiques pour le contrôle qualité des appareils respiratoires

Bronkhorst contribue à mettre au point une technologie fiable avec l’utilisation des régulateurs de débit massique dans la réalisation d’un simulateur métabolique qui peut être utilisé pour étalonner des appareils de capacité respiratoire.

Johan van ‘t Leven
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En 2018, je me suis rendu dans les locaux d'une société spécialisée dans le développement et la conception de solutions d'appareillage médical. J’ai pu m’entretenir avec les deux directeurs Ivar Donker et Henk van Middendorp sur les activités de Relitech dans l’industrie médicale et de leur simulateur métabolique. Leur enthousiasme et leur dévouement à l’égard de leur travail m’ont amené à mieux comprendre leurs objectifs et l’importance d’une société comme Relitech.

Test exercice cardiopulmonaire

Simulateur métabolique : un contrôle de qualité pour les instruments de mesure de capacité respiratoire

Il existe de nombreux instruments de capacité respiratoire utilisés dans le mondes, tels que des appareils de spirométrie et d'ergospirométrie. Pour que ces instruments de mesure de capacité respiratoire continuent d’offrir des performances élevées, ils doivent être étalonnés afin de répondre aussi aux exigences des règlementations légales. Actuellement, le contrôle de qualité de tels dispositifs est limité en raison du fait que chaque capteur (O2, CO2 et débit) est calibré / étalonné séparément, sans tenir compte de l’interaction dynamique critique entre chacun des capteurs. Relitech a donc imaginé une solution de terrain pour ses clients en mettant au point ce simulateur métabolique.

Le simulateur métabolique est un dispositif complètement mobile, ce qui permet de le transporter facilement et de faire les tests sur site. Sur site, l'appareil mélange deux gaz purs, N2 et CO2, et génère des profils respiratoires en temps réel. Grâce à sa conception intelligente, différents profils respiratoires humains peuvent être simulés avec précision, ce qui permet d'obtenir des capnographes ressemblant étroitement à ceux réels des patients testés

Simulateur métabolique

L'utilisation de régulateur de débit massique thermique

Le simulateur produit un mélange massique d’azote pure et de dioxyde de carbone à l’aide de deux régulateurs de débit massique thermique Bronkhorst. Le mélange de ces deux gaz permet de reproduire des profils d’échange de gaz respiratoire en temps réel et quasiment identiques aux profils respiratoires humains. Il en résulte ce que l’on appelle des capnographes, lesquels ressemblent à ceux des athlètes, par exemple. Les valeurs de capnographe sont visibles sur l’écran d'affichage du simulateur métabolique. La valeur V’CO2 représente la quantité expirée de dioxyde de carbone, et la valeur V’O2 correspond à la quantité d’oxygène inspirée. BF est simplement l’abréviation pour « breathing frequency » (fréquence respiratoire).

« L’utilisation de régulateurs de débit massique n’a rien d'innovant pour moi », explique Van Middendorp. « Je participais déjà à la conception de systèmes de fonction pulmonaire bien avant de rejoindre Relitech en 2002 ».

« Lorsque nous avons commencé à développer le simulateur métabolique chez Relitech, nous étions à la recherche de régulateurs de débit massique compacts et extrêmement précis. C’est là que mon chemin a croisé celui de Bronkhorst. C’est en partie grâce à l’utilisation de ces régulateurs de débit thermiques compacts que nous sommes parvenus à mettre au point un modèle de simulateur d'encombrement réduit ».

Relitech, une technologie fiable

C’est avec passion et dévouement que Relitech met au point des technologies fiables en se concentrant sur les composants électroniques, les logiciels et les logiciels embarqués. Outre leur expertise en matière de technologie de mesure, leur principale compétence est dans le domaine médical, avec des applications telles que la mesure des capacités pulmonaires, l’anesthésie et l’hyperthermie. Pour ces produits et services, la société est certifiée ISO13485. En collaborant étroitement avec divers universités, instituts académiques, multinationales et petites entreprises, Relitech s’est constitué un large réseau de clients très diversifié.

Directeurs Relitech

Le rôle de Bronkhorst

Grâce à notre expertise en matière de débitmètres et de régulateurs massiques précis et fiables pour les liquides et les gaz, nous travaillons en étroite collaboration avec des entreprises du secteur de la haute technologie et avec des universités techniques pour développer des solutions qui vous aideront à optimiser la mesure et la régulation des fluides de votre procédé.

Découvrez les exemples d’application de contrôle de qualité pour les appareils respiratoires.

Vous souhaitez en savoir plus sur les applications médicales ? Contactez-nous.

Régulation du débit en catalyse à haute pression

Emploi d’un débitmètre massique Coriolis pour réguler une pompe HPLC WAdose pour la régulation du débit en catalyse à haute pression.

Yann Le Guenniou
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Dans cet article, j’aimerais partager une application de l'un de nos clients, un organisme de recherche en énergie, qui étudie une réaction chimique catalysée d’un mélange de composés hydrocarbonés. Le principal défi réside dans le fait qu'il s'agit d'une application à haute température et à haute pression. Fort heureusement, nous avons pu proposer à notre client une solution appropriée : un débitmètre massique Coriolis couplé à une pompe à haute pression.

Que sont les catalyseurs ?

Les catalyseurs servent à accélérer une réaction chimique sans se consumer réellement. Une petite quantité de catalyseur est donc suffisante pour obtenir une grande quantité de produits de réaction.

Les catalyseurs solides sont souvent de petites particules très poreuses, présentant une surface interne importante dans un volume réduit. Cette surface interne contient des sites actifs sur lesquels la réaction se produit. Les produits chimiques gazeux ou liquides se diffusent dans les pores de ces particules et réagissent sur les sites à activité catalytique ; les produits de la réaction se diffusent à partir de la particule. Souvent, ces réactions se produisent dans des conditions de procédés extrêmes.

Quel type de débitmètre liquide a été utilisé pour cette application ?

Une solution simple et fiable a dû être trouvée pour injecter un débit de liquide à haute pression. Cette injection doit avoir lieu à une pression comprise entre 30 et 60 bars et doit produire un débit stable sans pulsation. En outre, le débit de liquide doit être régulé avec précision et, au cours de la réaction, la quantité de liquide réellement injectée doit être connue. Pour cela, un système de débitmètre massique pour liquide et une pompe à haute pression constitue une bonne solution.

Débitmètre massique pour liquide couplé à une pompe à haute pression

La solution se compose d’un débitmètre massique Coriolis qui contrôle une pompe à piston HPLC du côté entrée du réacteur et d’un régulateur de pression amont à fonctionnement autonome du côté sortie. Le débitmètre massique Coriolis testé (mini CORI-FLOW ML120) s’est avéré être un débitmètre massique très stable et précis. La pompe HPLC WADOSE donne un débit très stable sans pulsation. La combinaison d’une pompe HPLC et d’un débitmètre massique fonctionne comme un régulateur de débit massique. Dans ce cas, une vanne de régulation du débitmètre massique Coriolis n’est pas nécessaire, car la pompe sert d’actionneur directement.

schéma catalyse à haute pression

La pompe peut gérer une viscosité liquide de 40 mPa.s max. en amont. La température de fonctionnement maximale est de 70 °C. La température du four qui contient le tube du réacteur comportant les petites particules de catalyseur est bien plus élevée. La pression à la sortie du tube du réacteur doit être maintenue à une valeur élevée. En sortie de procédé, se trouvent un collecteur froid pour condenser la vapeur d’eau ou de l’huile, un régulateur de pression déverseur avec une vanne de régulation qui peut supporter des différences de pression allant jusqu’à 400 bars et un échappement en pression atmosphérique.

Le régulateur de pression peut gérer le gaz et le liquide avec un débit régulé très stable. En particulier à de très faibles débits, ce régulateur de pression a de bien meilleures performances de régulation qu’un déverseur mécanique. L’échappement sert à retirer le gaz qui a été produit lors de la réaction.

La pompe HPLC présente trois modes de régulation : pression, volumétrique (seule la vitesse du piston est régulée) et le débit massique. Ce dernier est une fonctionnalité spéciale qui peut être proposée et s'avère être pratique du point de vue d’un chimiste. Comme le débit massique peut être régulé directement, le nombre exact de moles injectés dans le procédé est connu.

Débitmètre Coriolis Mini-Coriflow et pompe haute pression

Le contrôle et la surveillance interviennent via l’interface numérique. Pour le débitmètre Coriolis, la mesure, la valeur de consigne du débit massique, la densité, la température et la valeur de compteur sont visibles via son interface numérique unique.

Une commande récente de trois pompes supplémentaires est la preuve de l’intérêt de cette configuration pour les utilisateurs. Consulter la note d’application pour de plus amples détails.

Les 16 et 17 septembre 2020, nous serons ravis de vous accueillir au Salon de l'Analyse Industrielle Pour nous rencontrer, demandez dès maintenant votre badge visiteur gratuit !

bannière Salon de l'Analyse Industrielle 2020

Les articles de blog sur la régulation du débit les plus populaires en 2019

Quel article de notre blog a été le plus amusant, le plus utile, le plus captivant ou le plus intéressant en 2019 ? Lynn nous dévoile le top 5 des articles les plus populaires.

Lynn Woerts
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Quelques jours après le début de la nouvelle année, les projets et objectifs pour cette année commencent à prendre forme. Dans cette optique, il est temps de faire un bref bilan de l’année dernière. Par exemple, quels objectifs avons-nous atteints ? Quel article de blog a été le plus amusant, le plus utile, le plus captivant ou le plus intéressant pour vous ? D’ailleurs, soyez assurés que nous partagerons avec vous tout ce que nous savons sur les faibles débits, le débit massique et les débitmètres encore plus souvent au cours de la nouvelle année. D’après les données présentées dans les statistiques de 2019, nous avons compilé un top 5 des articles de blog les plus populaires. Les gagnants sont :

  1. Que faire en cas de vibrations lors de l’utilisation de débitmètres massiques Coriolis ?
  2. Savez-vous pourquoi les conditions de référence de débit massique sont importantes ?
  3. Compensation de la pression et de la température en temps réel pour optimiser la régulation du débit.
  4. Précision et répétabilité d’un débitmètre.
  5. La vanne de régulation de débit, l’accessoire le plus utilisé dans la régulation de débit

Top 5 des articles de blog les plus populaires en 2019 :

1. Que faire en cas de vibrations lors de l’utilisation de débitmètres massiques Coriolis ?

Vibration et débitmètre Coriolis

Instrument connu pour sa grande précision, le débitmètre massique Coriolis présente de nombreux avantages. Il n’est donc pas étonnant que cet article de blog ait atteint la première place. Dans les applications industrielles, toutes sortes de vibrations avec différentes amplitudes sont très courantes. Toutefois, la question est de savoir si ces vibrations ont une influence sur la précision de mesure d’un débitmètre massique Coriolis. Ferdinand Luimes, responsable de produits pour les technologies de débit de liquides, parle des avantages et des inconvénients de ces débitmètres et donne quelques conseils pratiques pour utiliser ces instruments.

2. Savez-vous pourquoi les conditions de référence pression/température des unités de mesure de débit massique sont importantes ?

Différence entre conditions standard et normales

Le monde de la mesure de débit applique des conditions de référence, qui peuvent être divisées en conditions standards et en conditions normales. Il existe également une distinction entre le style européen et le style américain. Chris King, Directeur général de Bronkhorst USA, nous éclaire sur cette construction apparemment compliquée dans son article de blog, en détaillant exactement les différences et en expliquant pourquoi ces conditions de référence sont importantes.

3. Compensation de la pression et de la température en temps réel pour optimiser la régulation du débit

Régulateur de débit insensible aux variations de pression

Cet article de blog a eu le plus grand succès en 2018 et est toujours dans le top 5 aujourd’hui, prouvant une fois de plus la pertinence de ce sujet. Il s’avère que divers facteurs externes peuvent avoir une influence sur la précision de mesure et la stabilité de régulation des régulateurs de débit massique. Vincent Hengeveld, responsable de produits pour le débit de gaz, explique le principe de la compensation de la pression et de la température en temps réel.

4. Justesse et répétabilité d’un débitmètre

Débitmètre-répétabilité et justesse de mesure

Choisir le bon débitmètre adapté à votre application est un élément essentiel pour la réussite du projet. En général, les deux caratéristiques clés sont la justesse et la répétabilité du débitmètre. Dans son article de blog, Chris King explique ce que ces deux paramètres signifient et pourquoi ils sont d’une importance fondamentale.

5. La vanne de régulation : l’outil le plus utilisé dans la régulation de débit

Vanne de régulation

Pour terminer la liste, un article de blog sur les vannes de régulation, probablement l’outil le plus utilisé dans la régulation de débit. Utilisée pour réguler un débit, une vanne de régulation fait varier la capacité de passage de débit. Savez-vous quelle vanne est la plus appropriée pour votre débitmètre ? Stefan von Kann, ingénieur expert en physique appliquée, présente un certain nombre de conseils et d’astuces sur les points les plus importants.

Les blogueurs invités en 2019

Nous tenons à remercier vivement nos blogueurs invités pour leurs études fascinantes et leurs histoires captivantes. Nous sommes ravis que vous ayez contribué au contenu de notre site en 2019.

  • Roland Snijder, physicien médical au centre Hospitalier de Haaglanden Medisch (Pays-Bas), a travaillé comme chercheur sur le projet de multi-perfusions au service de Technologie médicale et de physique clinique du Centre médical universitaire d’Utrecht. Dans son article de blog, il se concentre sur l’étude des causes physiques des erreurs de dosage dans les systèmes de multi-perfusions.
  • Jean-François Lamonier (Université de Lille) est un expert dans le traitement catalytique des composés organiques volatils. Dans cet article de blog, il explique comment son équipe utilise des débitmètres à cet effet.
  • Jornt Spit, chercheur au sein du groupe de recherche Radius à l’Université des Sciences Appliquées Thomas More en Belgique, a une formation en biochimie et en biotechnologie. Il travaille sur la biomasse renouvelable. Lisez son article de blog sur l’apport de CO2 contrôlé pour l’algoculture et sa précieuse contribution en tant que source alternative de carbone.
  • La Prof. Michaela Aufderheide (Cultex Technology GmbH) travaille depuis plus de 30 ans dans le domaine des méthodes analytiques alternatives à base de cellules vivantes, notamment sur la toxicologie par inhalation. La pollution croissante de l’air ambiant extérieur et du lieu de travail rend nécessaire de nouvelles méthodes d’essai. Lisez son article de blog : « La cigarette électronique – Bonne ou mauvaise ? »

Vous cherchez encore plus d’inspiration ? Tous les articles de blog sont accessibles sur notre site.

Au nom de toute l’équipe Bronkhorst, je vous souhaite une année 2020 saine, merveilleuse et innovante !

PS : Quels sujets d’articles aimeriez-vous que nous écrivions sur notre blog en 2020 ? Partagez avec nous vos idées !

L'odeur de votre haleine en dit long sur votre état de santé

Les régulateurs de débit massique sont utilisés dans les spectromètres de mobilité ionique (IMS) pour réguler les gaz dans le tube de dérive. Les instruments basés sur la technologie MEMSn, tel que l’IQ+FLOW, sont idéals pour ces types d’applications.

Rob Ten Haaft
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Cela peut surprendre, mais déjà au Moyen Âge, les gens s'intéressaient à l'odeur de l'haleine. Analyser l'haleine devait représenter tout un défi, mais on réussit quand-même à l’utiliser pour diagnostiquer des maladies comme le diabète (associé à une odeur sucrée d'acétone) et l'insuffisance hépatique (odeur de poisson). Je ne parlerai pas des traitements utilisés, mais disons qu'il y a eu beaucoup de progrès depuis. Par exemple, de nos jours, les spectromètres de mobilité ionique (SMI) sont utilisés pour mesurer les composés organiques volatils (COV).

Des études du début du 21e siècle montrent que les chiens peuvent détecter le cancer par l'odorat. Ils sont entraînés à détecter différents types de cancers dans l'haleine expirée des patients humains, puisqu’ils peuvent sentir des odeurs avec une sensibilité en parties par milliard (ppt). Par exemple : l'odeur de l'équivalent d'un centimètre cube cm3 de sang, dilué dans le volume d'eau de 20 piscines olympiques, peut être détectée par le chien. Il est donc probable que les chiens puissent distinguer les échantillons d'haleine entre eux en fonction de l’odeur, mais on ne sait toujours pas quelle odeur ou quel mélange de composés ils détectent. La détection du cancer par des chiens spécialement entraînés peut paraître une panacée, mais elle nécessite beaucoup d'entraînement et on ne sait pas pourquoi toutes les formes de cancer ne peuvent pas être détectées.

Composés organiques volatils (COV)

C'est une des raisons pour laquelle les chercheurs commencent à concevoir des analyseurs qui peuvent faire le même travail qu’un chien. Au cours des dernières années, on a découvert que les composés organiques volatils (COV) peuvent être des biomarqueurs distinctifs dans le diagnostic des maladies humaines. Les composés organiques volatils sont des composés qui s'évaporent ou se volatilisent facilement à la température ambiante, une propriété qui, dès lors, s’appelle la volatilité.

L'haleine humaine expirée contient quelques milliers de composés organiques volatils et leur composition est utilisée lors de tests de l'haleine comme biomarqueurs pour dépister des maladies comme le cancer du poumon.

La spectrométrie de mobilité ionique (SMI) est une technique de plus en plus utilisée pour mesurer les COV. Elle est rapide, résiste à l'humidité, est hautement sensible et fonctionne à pression ambiante. Elle est donc adaptée dans les applications médicales portables ou pour les tests réalisés sur les lieux d'intervention médicale.

Spectrométrie de mobilité ionique (SMI)

Le principe de fonctionnement du spectromètre de mobilité ionique (SMI) repose sur la dérive ou le temps de vol des ions qui se forment dans la chambre d'ionisation. Les ions se déplacent suivant un champ électrique, dans le tube de dérive où ils se mêlent à un gaz propulseur (N2 ou de l'air). En fonction de leur forme et leur valence, certains ions circuleront plus facilement dans les gaz propulseurs que d’autres, ce qui fait que les ions de l'échantillon s’étalent et, à la détection par couleur, finissent par former un spectre SMI, comme le montre la figure 1.

Spectromètre de mobilité ionique Spectromètre de mobilité ionique avec spectre

Régulateurs de débit massique

Bronkhorst possède les connaissances et l'expérience nécessaires pour fournir les produits adéquats permettant d'acheminer les gaz dans le tube de dérive. Nos produits répondent aux spécifications requises pour le contrôle des gaz à l’aide de la spectrométrie de mobilité ionique, par exemple :

  • la propreté
  • la petite taille des instruments
  • la réponse rapide et la fiabilité
  • l’efficacité énergétique
  • le faible coût de possession

Nos instruments fondés sur les microsystèmes électromécaniques (Micro Electro Mechanical Systems - MEMS), comme les débitmètres thermiques IQ+FLOW, conviennent parfaitement à la spectrométrie de mobilité ionique.

Débitmètre thermique gaz

Débitmètre thermique IQ+FLOW

La technologie MEMS utilisée dans les équipements de chromatographie en phase gazeuse vous intéresse? Lisez l'article de blog : MEMS technology to support compact gas chromatography equipment

Si vous souhaitez en savoir plus sur la spectrométrie massique et sur la façon dont les régulateurs de débit massique et l'évaporation sont utilisés comme source d'ionisation par électronébulisation (ESI), consultez notre article de blog « Mass spectrometry and mass flow control - A closer Ion them ».

Vous pouvez aussi lire tout sur nos réussites en matière d’application de débitmètres à gaz et régulateurs de pression IQ+ pour la chromatographie en phase gazeuse.

Si vous avez des questions ou des idées sur la spectrométrie de mobilité ionique ou d'autres applications analytiques comprenant le contrôle de gaz ou de liquides, contactez-nous à l'adresse email : sales@bronkhorst.fr

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La cigarette électronique – Bonne ou mauvaise ? A la recherche d’arguments avec la débitmétrie massique

La Prof. Aufderheide travaille dans le domaine des méthodes alternatives à base de cellules biologiques et ses recherches se concentrent sur la toxicologie par inhalation, c'est-à-dire, l'effet des substances actives de l’atmosphère sous forme d’aérosols sur les cellules épithéliales des voies respiratoires.

Prof. Michaela AUFDERHEIDE
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La Prof. Aufderheide travaille depuis plus de 30 ans dans le domaine des méthodes alternatives à base de cellules biologiques et ses recherches se concentrent sur la toxicologie par inhalation, c'est-à-dire, l'effet des substances actives de l’atmosphère sous forme d’aérosols sur les cellules épithéliales des voies respiratoires. Avec ses collaborateurs, elle a développé pour cela des appareils spéciaux, les modules CULTEX RFS brevetés, qui permettent de traiter les cellules cultivées directement avec ces substances actives. La pollution croissante de l'air ambiant extérieur et du lieu de travail rend nécessaire ce type de méthodes d'essai nouvelles afin de pouvoir prédire le risque de mise en danger avec de telles substances. La haute sensibilité des systèmes d'essais biologiques nécessite un montage technique stable et précis pour tester l’air ambiant en question, sachant qu'outre la technologie CULTEX, les régulateurs de débit massique sont essentiels pour ajuster et contrôler les débits d'aérosols sur les cellules.

La cigarette électronique

L'histoire de l'être humain est marquée par la sensibilité aux excitants. Depuis des temps immémoriaux, les substances toxiques comme l'alcool et le tabac en font partie. Bien que les risques pour la santé soient connus de nous tous, "la plupart des gens n'abandonnent leurs vices que lorsque ceux-ci leur causent des soucis" (William Sommerset Maugham).

Le tabagisme colle particulièrement à cette devise. On sait généralement que le tabagisme excessif augmente le risque de maladies cardio-vasculaires et notamment de cancer des poumons et pourtant nous cédons à la tentation de la "bouffée de fumée bleue". Les études épidémiologiques nous ont montré maintes fois la nocivité de cette dépendance au plaisir mais le renoncement promis à la cigarette échoue bien souvent, en dépit de la certitude que chaque cigarette peut être celle de trop.

L'industrie de la cigarette propage alors la cigarette électronique comme alternative. La combustion du tabac produit des milliers de substances nocives que le fumeur inhale aussi bien évidemment. Avec la cigarette électronique, on inhale un brouillard qui est censé ne contenir aucun produit dangereux pour la santé issu d'une combustion. Cette "vapeur" est produite à partir d'un liquide aromatisé (principaux ingrédients : propylène-glycol, glycérine, éthanol, divers arômes et selon les besoins, nicotine) à l'aide de ce que l'on appelle un atomiseur.

La cigarette électronique est ainsi prisée par l'industrie de la cigarette comme alternative "plus saine" à la cigarette conventionnelle et pour le sevrage du tabac. De grosses sommes d'argent sont investies pour prouver scientifiquement que les produits de la cigarette électronique ne sont pas aussi nocifs que ceux du tabac. Cette déclaration est correcte en principe. Cependant, elle ne répond pas à la question de l'effet de la "vapeur" en soi. Des études épidémiologiques sur la fumée de cigarette par exemple ne sont pas disponibles et par conséquent, personne ne peut exclure qu'une consommation excessive ou à long terme ne puisse mettre notre vie en danger.

Illustration 1 - CULTEX®RFS Compact avec Transwell 6 positions

Cultex RFS

Études in vitro

Comment puis-je maintenant aborder une telle problématique ? Il ne reste qu'à réaliser des études in vitro. Pour cela, nous utilisons la culture de cellules vivantes comme alternative aux essais sur les animaux.

Les substances inhalées rencontrent d'abord l'épithélium qui les tapissent dans les poumons. Celui-ci est constitué d'une multitude de cellules qui, du fait de leurs fonctions spéciales, servent à se défendre contre les substances inhalées ou à les inactiver. On trouve les cellules produisant du mucus qui, avec leur sécrétion, "piègent" de telles substances nocives, mais aussi des cellules porteuses de cils qui peuvent évacuer ce mucus. D'autres cellules servent à désintoxiquer et dans un corps sain, nous disposons de suffisamment de cellules de remplacement qui peuvent remplacer les cellules endommagées ou nécrosées.

Dans le domaine de la recherche basée sur les cellules, nous pouvons disposer de ce genre de populations de cellules humaines pour nos travaux (voir illustration 2). Les cellules sont cultivées sur des membranes microporeuses dans ce que l'on appelle des transwells où elles sont alimentées en nutriments par leur face inférieure par le biais de la membrane, tandis que la partie apicale (extérieure) de la culture peut réagir à l'air environnant.

Coupe transversale de membranes d'insert de culture de cellules avec cellules NHBE (CL-1548) immortalisées colorées à l'HE (hématoxyline et éosine). Après 21 jours de mise en culture à l'interface air-liquide, les cellules ont été soumises de manière répétée (quotidiennement pendant cinq jours et après une phase de récupération de deux jours, de nouveau durant trois jours consécutifs, temps d’exposition maximal : 8 répétitions de l'exposition à la fumée) à de l'air propre (CA), de la fumée de cigarette ordinaire (CS ; 4x K3R4F cigarettes par passage conf. à la norme ISO 3308, University of Kentucky, Lexington, KY, USA) et à de la vapeur de liquide électronique (EC) sans nicotine (Tennessee Cured, Johnsons Creek, Hartland, WI, USA). K3R4F cigarettes ont été fumées par une machine à fumer et comme suit : 24 bouffées avec un volume de 35 mL en 2 s, une durée de soufflage de 7 s et une distance entre les bouffées de 10 s. Le type de cigarette électronique InSmoke Reevo Mini (InSmoke Shop, Suisse) a été traité de manière comparable : 50 bouffées (volume 35 mL, durée de la bouffée 2 secondes, durée de soufflage de 7 secondes) et un intervalle entre les bouffées de 10 s.

Membrane microporeuse culture cellulaire

Les régulateurs de débit massique – les gardiens de l'exposition des cellules

Avec les années, nous avons développé des systèmes d'exposition efficaces pour les cellules, les modules CULTEX®RFS, qui permettent une exposition directe, stable et reproductible de cellules pulmonaires cultivées à l'interface air-liquide (Air-Liquid Interface – ALI) (voir illustration 1). Cette stabilité est notamment le garant de résultats probants et est assurée d'une part par la conception coordonnée physiquement des aérosols des modules CULTEX®RFS mais aussi par l'emploi de régulateurs de débit massique pilotés par ordinateur (séries IQ+FLOW et EL-FLOW Select de la société Bronkhorst) qui, en termes de commande et de conception, sont adaptés aux besoins d'une exposition des cellules. La régulation de débit produit une atmosphère précise et reproductible pour l'exposition des cellules aux gaz d'essai. Seule cette fiabilité dans le montage expérimental nous fournit des résultats qui permettent de tirer des conclusions sur l'effet de chaque atmosphère d'essai. Dans ce cas, la vapeur de cigarette électronique (50 bouffées par traitement) et la fumée de cigarette normale en comparaison (24 bouffées par traitement) a été tirée sans pression sur les cellules différenciées, sachant que les cellules ont été soumises à la dose de traitement respective pendant 8 jours. Des cellules traitées à l'air sain ont été utilisées comme référence du test.

Les résultats sont regroupés sur l'illustration 2 et sont surprenants. La comparaison des préparations histologiques des cellules traitées avec la fumée et la vapeur de cigarettes électroniques avec celles de référence de l'air sain a montré que la fumée de cigarette – comme on s'y attendait - a produit une nette réduction tant dans la production de mucus que dans le nombre et la forme des cils. Cependant, un effet comparable bien que moins marqué a pu être observé également pour le liquide aérosol après cette période de traitement. En comparaison aux cellules traitées à l'air sain, nous avons là un effet significatif qui nous donne à réfléchir dans tous les cas. L'affirmation "la vapeur est moins active que la fumée" ne doit pas être associée à la conclusion que la vapeur n'a aucun effet. Il faudra s'attaquer à cette problématique à l'avenir, afin de pouvoir contrer les dégâts sur le long terme de façon prophylactique.

Apprenez-en plus sur les régulateurs de débit massique thermiques utilisés : séries IQ+ FLOW et EL-FLOW Select