Field effect transistor with integrated microfluidic channel as pH sensor

International audienceThis paper presents an original design of chemical sensors with an integrated microfluidic channel. Targeted applications are pH-meters devices. The integration of the microfluidic channel allows decreasing the volume required for each measurement. The sensing part of the device consists of a field effect transistor (FET) with a suspended gate directly performed above the fluidic channel. Chemicals under test are driven through the sensing area between the electrical channel of the FET and the suspended gate. By this way products that flow in the microfluidic channel directly module the concentration of charges inside the transistor's gap and thus induce changes in the transfer characteristic. This paper describes the fabrication process and the technological choices for materials. Electrical tests, performed in air and in liquid, have shown a good behavior of the transistor, linked to a good mechanical sustain of the fluidic channel. The system is able to detect transition between air and liquid media. Moreover, it has shown a high sensitivity (about 300 mV/pH) to pH measurements

Mise en suspension d'une poudre micronique par effet vortex

National audienceNew materials based on nanotechnology are reaching the market in a wide variety of consumer products. Since these nanostructured materials can be in powder form, a suspending powder system is essential for many purposes: For in vivo inhalation toxicological studies,for workers and consumers protection, for instrumental development widening aerosol measurement spectrum. Different powders suspending systems have been developed like the rotating drum or the single drop. They are used as a reference method to evaluate bulk materials dustiness. Usually cumbersome, these systems need a huge amount of powder (a few hundred grams) and require time-consuming cleaning processes which could be even more tedious when a nanostructured material and/or a toxic powder is used. The aim of this work is to evaluate the behavior of a powder suspending system by vortex effect. This system is very simple and requires a very small amount of powder (a few grams) in a tube [1,2]. It has been set up to study the dustiness under controlled and reproducible conditions. Different tests have been performed with a Al2O3 powder. They allowed not only to characterize the influence of shaking speed and powder mass, but also to measure the particle size and the number concentration as shown on the figures belowLa mise en suspension de poudres est un processus essentiel dans différents domaines : il permet d'étudier la physico-chimie de la phase " aérosol " d'une poudre donnée ; un tel système est indispensable pour mener des études toxicologiques par inhalation in vivo ; dans le domaine de la protection des personnes (travailleur, consommateur) et de l'environnement, il permet d'évaluer l'émissivité potentielle des poudres, et en conséquence d'adapter les mesures de protection ; un tel dispositif facilite également le développement instrumental, en donnant accès à un spectre large d'aérosols. Nous rapportons ici les résultats d'une étude consacrée à la mise en suspension par effet vortex. Ce système est particulièrement simple [2, 3] : il consiste en l'agitation d'une faible quantité de poudre, placée dans un tube à essai. Nos essais ont porté sur une poudre micronique d'alumine. L'aérosol obtenu a été caractérisé en nombre et taille à l'aide de systèmes CNC, SMPS, et APS. Des essais de sensibilité ont été menés en termes de quantité de produit, et de niveau d'agitation. Nous avons relevé une très bonne répétabilité des résultat

Evolution de la surveillance des PM10 en France : épisodes de pollution par les particules au printemps 2007

National audienceSince the 1st January 2007, PM10 monitoring network in France has evolved, in order to account for volatile fraction of PM10. This evolution permitted the observation of high peaks of PM10 during spring 2007. Concentrations during these peaks would have been largely underestimated with measuring techniques used before 2007. A study, coupling chemical and modelling approach of the phenomenon has been launched by LCSQA (Laboratoire Central de Surveillance de la Qualité de l'Air), in collaboration with several AASQA (Association Agrée de Surveillance de la Qualité de l'Air, air monitoring network). Chemical analysis of PM10 show that ammonium nitrate is the component at the origin of the observed peaks. The French forecasting system for air quality Prév'Air (www.prevair.org) largely underestimated the peaks, and especially ammonium nitrate concentrations. A sensibility study shows that emissions due to agricultural practices seem to be at the origin of the peaks. The necessity of reconsidering these emissions as a function of meteorological conditions (especially the temperature) is highlightedDepuis le 1er janvier 2007, le dispositif de surveillance des PM10 en France a évolué, de façon à prendre en compte la fraction volatile des particules. Une conséquence de cette évolution est l'observation, au printemps 2007, d'importants pics de particules : ces pics auraient été largement sous-évalués avec les techniques précédemment utilisées. Le LCSQA (Laboratoire Central de Surveillance de la Qualité de l'Air), en collaboration avec plusieurs AASQA (Association Agrée de Surveillance de la Qualité de l'Air) a entrepris un travail de compréhension de l'origine des pics, couplant mesures de terrain et modélisation Les résultats expérimentaux montrent que, pour la plupart des pics étudiés, la fraction volatile est généralement supérieure à la fraction non-volatile. Des analyses chimiques ont permis de mettre en évidence la présence prépondérante du nitrate d'ammonium dans la plupart des cas, expliquant ponctuellement les larges fractions volatiles mesurées. Sur le plan de la modélisation, le modèle CHIMERE utilisé dans le système Prév'Air (www.prevair.org) a sous-estimé ces fortes concentrations, et en particulier les concentrations en nitrate d'ammonium. Les émissions d'espèces azotées lors des épandages massifs d'engrais à cette période de l'année, mal prises en compte, pourraient en grande partie expliquer les résultats. La nécessité de reconsidérer dans le modèle la dépendance de ces émissions aux conditions météorologiques (notamment les températures élevées qui favorisent l'évaporation) a été mise en évidenc

Evaluation de l'efficacité de prélèvement d'un précipitateur électrostatique

National audienceEasy-to-use particle sampling techniques leading to easy-to-analyze samples is a growing need for nanosafety. Electrostatic precipitation [Dickens 1999] commercialized by TSI (Nanometer Aerosol Sampler model 3089) could be an answer. However, more information is needed on the performance of this instruments. On the one hand, real time sampling efficiency of the NAS regarding voltage has been studied. On the other hand, the sampling efficiency for 80 nm polystyrene particles has been considered through both real time CPC measurements and TEM analysis: these methods lead to very different results, respectively 62-70% and < 0,1 %. These results are discussed regarding literatureConnaître la composition des particules constitue un enjeu grandissant dans le domaine des particules ultrafines. Il est essentiel de disposer de techniques de prélèvement simples, pouvant permettre une analyse différée, tout particulièrement par microscopie électronique. A ce titre, le prélèvement par précipitateur électrostatique semble être une technique prometteuse. La société TSI commercialise depuis quelques années un échantillonneur de ce type, le modèle 3089 NAS (Nanometer Aerosol Sampler). Le travail présenté ici a pour objectif d'étudier l'efficacité de prélèvement de cet appareil, dans le cas d'une mise en oeuvre en aval d'un analyseur de mobilité électrique. Pour ce faire, un aérosol monodispersé a été produit par atomisation et extraction par analyse de mobilité. L'efficacité de prélèvement a été considérée pour différents modes de fonctionnement. Il ressort de cette étude que si une efficacité notable de dépôt est relevée à l'échelle du NAS, ce dépôt ne se ferait que de manière minoritaire sur la grille de prélèvement. Ces résultats sont discutés au regard de références bibliographique

Investigation of the release of particles from a nanocoated product

International audienceManufactured products are being coated with nanoparticles in order to functionalize them with antibacterial or self-cleaning properties or to improve their durability etc. As the (eco-) toxicological effects of the nanoparticles are not well known yet, their use could lead to new potential risks for the workers, the consumers and the environment. This study focuses on the release of the nanoparticles during the operations related to the handling and processing of an automotive part. The part is made up of a metallic alloy and, in order to reduce friction, the part is nano-coated with inorganic fullerenes. The mechanical stresses appearing during these operations are reproduced in a nano-secured facility. The release of nanoparticles is found to be increasing with the wear energy applied on the surface

Spectroscopie d'émission sur plasma induit par laser (LIBS) pour le suivi en continu des polluants émis des sources fixes

National audienceLe contrôle des métaux lourds à l'émission des sources fixes est fait actuellement selon la norme NF: 14385:2004 impliquant des prélèvements sur site, le conditionnement des échantillons et leur analyse en laboratoire par ICP, de qui conduit à des temps d'analyse de plusieurs jours. Notre étude, réalisée dans le cadre d'une thèse ADEME menée à l'INERIS et au CEA vise le développement d'un outil d'analyse permettant le contrôle en continu et in-situ des métaux lourds particulaires présents dans les effluents des sources d'émission fixes. Cet appareillage, basé sur la technique LIBS qui consiste à réaliser l'analyse de la signature spectrale d'un plasma induit par laser, permet en effet d'effectuer des analyses quantitatives de particules micrométriques métalliques directement en sortie de cheminée avec des temps caractéristiques de quelques minutes. Deux approches sont menées conjointement pour l'analyse de particules micrométriques de CuSO4,5H2O (1u

Developpement d'un système de dopage "PM" : premiers essais

National audienceThe participation to inter-laboratory exercises is a key step for any ambient air quality monitoring network. To guarantee the interest of such campaigns, participants need a large range of concentration, including regulatory limits. As far as PM10 is concerned, the 1996 European directive implement a 24h hours limit of 50 micro g/m3 with a maximum relative uncertainty of 25%. In the frame of the French National Air Quality Laboratory (LCSQA), INERIS -in relation with LNI Inc.- is developing a special PM generator. The objective is to distribute to all participants an ambient air enriched with PM10 or PM2,5 particles. Preliminary results show that our prototype is able to distribute to 4 TEOM and TEOM-FDMS microbalances air in a range from the background up to 100 micro g/m3 and more. The set-up and the results will be presented.La reconnaissance d'une compétence en matière de mesurage passe par la participation à des exercices d'intercomparaison, ou " exercices inter-laboratoires ". Ce type d'exercice est organisé dans le cadre de la surveillance réglementaire " air ambiant " française. Afin de garantir l'efficacité d'une telle session, il est essentiel de bénéficier d'un spectre large de concentration, et tout particulièrement d'inclure les valeurs limites pour lesquelles il existe des exigences en matière d'incertitude. C'est le cas de la surveillance des PM10, pour lesquels une incertitude maximale de 25% est exigée à 50 micro g/m3 (mesure journalière). Il est en pratique impossible de garantir a priori un tel niveau de concentration. C'est pourquoi dans le cadre du LCSQA, l'INERIS a entrepris de développer des systèmes d'enrichissement, appelés aussi " systèmes de dopage ". La présente communication est consacrée au développement d'un tel dispositif pour les particules de type PM10 et PM 2,5. Les objectifs, le montage expérimental, ainsi que les premiers résultats, seront rapportés dans le cas de microbalances TEOM et TEOM-FDMS, pour des concentrations allant du niveau de fond à plus de 100 micro g/m3. Une attention particulière sera portée sur les contraintes et les résultats obtenus en matière de représentativité de la matrice, ainsi qu'en matière d'équivalence des échantillons fournis à chaque analyseur participant

Nanoparticle manufacture ambient air chemical and physical survey as a tool for accidental and chronic risk assessment

Nowadays, nanotechnology lets foresee many opportunities and benefits for new materials with significantly improved properties as well as revolutionary applications in large industrial flelds. Analysts have estimated that the size of the market was 900 million Euro in 2005 and will be 11 billion Euro in 2010. However, nanomaterial industrial stakeholders are currently encountering potential problems with hazard control in their production plants. Release of nanoparticles in air can lead to violent chemical reactions and even explosions because of their small size and energetic properties, and hence high chemical reactivity. Another major safery concern is the impact of manufacturing nanoparticles on the environment and more specifically on the health of workers and of neighbouring populations. Thus, a key issue consists of controlling the release of nanoparticles with chemical or physical toxicological impacts under the ambient background

Exposure assessment based recommendations to improve nanosafety at nanoliposome production sites

The NANOFOL concept aims at creating nanodevices containing a drug for inflammatory disorder treatment. This paper provides recommendations for nanosafety based on a measurement campaign which aimed at identifying exposure risks with respect to two specific phases of the products lifecycle, that is, production of the device and its waste management. The nanoparticles presence both in air and in liquid phase was studied. While no emissions were detected during the production period, many recommendations have been made, particularly regarding the nanowaste treatment, based on nanosafety guidelines.Eugenia Nogueira (SFRH/BD/81269/2011) holds scholarships from Fundacao para a Ciencia e a Tecnologia (FCT). The authors thank the EC for funding from the European Union Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013) under Grant Agreement NMP4-LA-2009-228827 NANOFOL

Détermination de la granulométrie des aérosols dans les émissions canalisées : cas d'une cimenterie

National audienceMonitoring emissions of particles with a diameter smaller than 10 um (PM10) has become of growing interest. However, measuring such particles is rather difficult, it appears as a result necessary to develop and assess measurement methods for the monitoring of PM10 from stack and fugitive emissions. The aim of the GAEC program [Granulometrie des Aerosols dans les Emissions Canalisees : Aerosol size distribution from stack emissions] is double : developing monitoring methods and improving knowledge on fine particulate stack emissions. Three institutes are involved in the program : Sechaud Environnement (formerly LECES), INERIS and CERTAM. This paper concems the results obtained from the first two steps of the program: a state of the art of the available techniques, the evaluation of the selected techniques during a sampling campaign at a cement plant.Face à l'intérêt grandissant concernant les émissions de particules de diamètre inférieur à 10 um et aux difficultés rencontrées lors de la mesure de ces particules, des développements métrologiques et l'évaluation des méthodes de mesurage en émissions canalisées et diffuses sont nécessaires. Le projet GAEC [Granulométrie des Aérosols dans les Emissions Canalisées] s'inscrit dans ce double contexte de développement métrologique et d'amélioration, des connaissances sur les sources d'émission de particules fines. Il porte plus précisément sur la "Détermination de la granulométrie des aérosols dans les émissions industrielles canalisées : PM10, PM(2,5), PM(1), et PM(0,1)". Il réunit trois partenaires : Séchaud Environnement (anciennement LECES), INERIS et CERTAM. L'intervention proposée ici a pour objectif de rapporter les résultats obtenus lors des deux premières phases du projet, à savoir : une étude bibliographique de l'état de l'art sur les techniques de mesure disponibles,la mise en oeuvre des techniques retenues lors d'une campagne de mesure menée sur une cimenterie