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P3 - Developpement de nouveaux microcapteurs basés sur un système d'imagerie pour la mesure des particules et des pollens

A. CHANG (1), R. KARNIK (1), H. DUPREZ (2), O. BLANC (3), C. PAULUS (3), J.M. ROUX (3), J. ALLARD (2), P. JALLON (2)

1. Deparment of Mechanical Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, 02139, USA
2. eLichens, 38025 Grenoble cedex 1, France
3. CEA Leti, Minatec Campus, 38054 Grenoble, France

[2021]

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Résumé

Les microcapteurs de particules sont très généralement des compteurs optiques avec un flux d'air libre.  La mesure du nombre et des concentrations massiques de particules repose sur les propriétés de diffusion de la lumière et sur des hypothèses concernant la sphéricité et densité des particules. La précision des mesures des concentrations massiques des particules (PM10, PM2.5, PM1) issues de ces capteurs est fortement dépendante de la stabilité du débit d'air, des hypothèses concernant la nature des particules mais également de la limite de détection des particules > 0.3 µm. D'autre part, les particules telles que les pollens, outre leurs concentrations, nécessitent l'identification des espèces allergisantes réalisée généralement par un système de microscopie optique volumineux et non automatisé. En fixant les particules sur un support, un nouveau prototype pour la mesure des particules est développé lors d'une collaboration entre le MIT et eLichens permettant de diminuer la limite de détection des particules (PM > 0.1 µm) et de les imager. Le système compact d'imagerie sans lentille du CEA a également été testé pour l'identification des pollens. Les résultats étant concluant, un démonstrateur temps-réel de microcapteur de pollen basé sur ce système est en cours d'élaboration.


Mots clés

microcapteur optique de particules, systèmes d'imagerie, capteur de pollen

Abstract

Particle microsensors are generally optical counters with free air flow. The particle number and mass concentrations measurements are based on light scattering and assumptions about the sphericity and density of particles. These sensors accuracy regarding the particles mass concentration (PM10, PM2.5, PM1) is strongly dependent on the airflow stability, assumptions about the nature of particles but also on the particles detection limit > 0.3 µm. On the other hand, for particles such as pollens, not only the concentration is needed but also the identification of allergenic species which is generally performed through a large and non-automated optical microscopy system. By fixing the particles on a support, a new prototype for the particles measurement is developed in a collaboration between MIT and eLichens, allowing to image the particles thus decreasing their detection limit (PM > 0.1 µm). CEA's compact lensfree imaging system has been tested for pollen identification. The results being conclusive, a real-time demonstrator of pollen microsensor based on this system is currently under development.


Keywords

optical particle microsensor, imaging system, pollen sensor

DOI

10.25576/ASFERA-CFA2021-24822

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