Dosimètre pour polluants gazeux
L'invention concerne un dosimètre individuel servant à enregistrer les polluants gazeux de l'atmos-
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mètre capable de recueillir une quantité de polluant proportionnelle à la concentration atmosphérique moyenne de polluant pour faciliter la détermination du taux intégré d'exposition au polluant.
En réponse aux préoccupations croissantes au
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des polluants nocifs contenus dans l'air, il est devenu
<EMI ID=3.1> atmosphériques. Une réalisation faite dans ce but consiste en une pompe à air assez grande, refoulant l'air à échantillonner à travers un filtre qui retient les polluants en particules. Evidemment, cette solution ne peut pas servir à surveiller les polluants gazeux, et, même pour les particules, elle ne permet pas de déterminer avec précision la concentration des particules dans l'atmosphère échantillonnée.
On utilise aussi des appareils individuels d'échantillonnage, portés par chaque travailleur et qui recueillent passivement les polluants. Par exemple, un appareil utilisant la diffusion moléculaire du gaz à surveiller pour recueillir l'échantillon est décrit dans American Industrial Hygiene Association Journal, volume
34, pages 78 à 81 (1973). Cet appareil ainsi que d'autres similaires, appelés "tubes à chocs", sont souvent encombrants à utiliser car leur conception et leur structure délicate obligent à les orienter toujours convenablement pour échantillonner l'atmosphère avec précision et, pour éviter la dislocation des mécanismes d'échantillonnage placés à l'intérieur du tube.
Le marché ressent donc toujours le besoin d'un
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précise les polluants gazeux en proportion de leur concentration atmosphérique moyenne.
L'invention concerne un dosimètre individuel servant à recueillir un polluant gazeux en proportion
de sa concentration ambiante moyenne pendant le temps
de collecte, et caractérisé par le fait qu'il comprend essentiellement un réceptacle fermé, un milieu collecteur de polluant gazeux, placé dans le réceptacle, un dispositif de diffusion faisant partie de la paroi externe
du réceptacle et comprenant de multiples canaux la tra-
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luant gazeux diffuse à travers ceux-ci, de l'atmosphère à l'intérieur du réceptacle, les canaux ayant chacun
la seule communication entro l'atmosphère et l'intérieur du réceptacle, ainsi qu'une feuille inerte, hydrophobe et poreuse, couvrant les ouvertures intérieures desdits canaux.
La figure 1 est une perspective agrandie d'un dispositif de diffusion utilisable dans le dosimètre selon l'invention; la figure 2, une vue par le haut d'un dosimètre pour polluants gazeux comprenant le dispositif de diffusion de la figure 1; la figure 3, une vue partielle en perspective du dosimètre de la figure 2; la figure 4 une vue éclatée d'un autre dosimètre selon l'invention; la figure 5, une coupe du dosimètre de la figure 4, à l'état assemblé.
Les dosimètres selon l'invention recueillent un polluant gazeux en proportion de sa concentration moyenne dans l'atmosphère pendant le temps de collecte, et ils permettent une détermination commode de cette concentration. On y parvient en échantillonnant passivement le polluant gazeux dans l'air ambiant en proportion de sa concentration dans celui-ci, en laissant le polluant diffuser dans une partie intérieure du dosimètre, où il est retenu par un milieu collecteur qui. s'y trouve, jusqu'à ce qu'il soit dosé.
Le milieu collecteur retient le polluant gazeux ou ses ions sous une forme plus facile à doser que la forme gazeuse. Après la collecte, on retire le milieu du dosimètre et on le traite par des réactifs appropriés pour obtenir une couleur dont l'intensité dépend de la quantité de polluant gazeux recueillie. On peut alors déterminer la moyenne de la concentration ambiante dans le temps, comme expliqué plus loin, avec un colorimètre ou un apectrophotomètre, préalablement étalonné. A titre de variante, on peut séparer le polluant du milieu collecteur et déterminer sa quantité, par exemple par chromatographie gazeuse, les résultats de l'analyse par chromatographie gazeuse ayant été préalablement étalonnés relativement à des moyennes connues de la concentra-
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matière qui absorbe ou adsorbe le polluant gazeux à mesurer, ou qui réagit sur celui-ci, ou qui entre en interaction avec lui d'une autre manière. Quel que soit le mode d'interaction entre le milieu et le polluant, il faut que la quantité ou la concentration du milieu collecteur dans le dosimètre soit suffisante pour une
interaction complète avec la quantité totale de polluant gazeux qu'il est prévu de recueillir. Le milieu collecteur doit être souvent spécifique du polluant gazeux particulier à surveiller. Des exemples, considérés comme représentatifs mais non limitatifs, sont des solutions aqueuses d'oxydants ou de triéthanolamine pour absorber le dioxyde d'azote, des solutions de tétrachloromercurate de potassium ou de sodium pour absorber le dioxyde de soufre, des solutions d'acide sulfurique ou d'autres acides pour absorber l'ammoniac, et de l'eau distillée ou une solution de bisulfite de sodium pour absorber
le formaldéhyde. On peut utiliser le charbon de bois
ou un carbone en poudre de grande surface spécifique, des poudres de métaux ou des sels métalliques pour adsorber beaucoup d'autres polluants organiques.
Des méthodes permettant de doser par exemple par colorimétrie le dioxyde de soufre, le dioxyde d'azote, l'ammoniac ou le formaldéhyde dans l'air sont décrites dans des documents du National Instituts for Occupational Safety and Health, à savoir respectivement les méthodes n[deg.] 160 (publication 121, 1975), 108 (publica-
<EMI ID=7.1>
blication 136, 1974). Les techniques décrites peuvent facilement être adaptées, en ce qui concerne la solution absorbante et les réactifs formateurs de couleur, en vue de leur utilisation pour la collecte au moyen du dosimètre selon l'invention.
Un mode d'exécution préférentiel de l'invention. est représenta par les figures 2 et 3 et décrit ci-après. Une feuille de base, 3, d'une matière polymère
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cle du dosimètre. La feuille est de préférence transparente et thermoplastique et peut être formée de polymères d'oléfine, de polymères halogénés, de polyesters ou de résines ionomères. Des matières préférentielles sont les résines ionomères décrites dans le brevet des
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contenant 3 à 8 atomes de carbone, dans lesquels 10 à
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métalliques.
La grandeur de la feuille 3 n'est pas critique mais de préférence, elle est d'une grandeur s'adaptant facilement à son utilisation dans un dosimètre individuel, que le sujet peut facilement porter sur lui ou transporter. Le milieu collecteur est placé dans la partie centrale de la feuille 3. Quand le milieu est un liquide, on peut y parvenir en formant d'abord une dépression. dans la partie centrale de la feuille, par application d'une pression à celle-ci au moyen d'une matrice appropriée, chauffée ou non. La zone de dépression de la feuille 3 est la partie centrale de l'intérieur 5 du dosimètre.
Une fois que le milieu collecteur a été placé
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le supérieure 4, qui correspond à. la feuille 3, par sa composition et, pratiquement, par sa grandeur. On applique alors de .la chaleur et une pression aux trois zones 6 pour assurer des liaisons étanches et permanentes sur les trois bords correspondants des feuilles 3 et 4. On peut aussi utiliser des adhésifs ou d'autres moyens de liaison à condition que les liaisons soient permanentes et étanches et que l'adhésif soit inerte vis-à-vis du milieu collecteur.
Un dispositif allongé de diffusion des gaz 1, présentant de multiples canaux le traversant de part
en part, 2, est placé parallèlement au quatrième bord, libre, de la feuille de base 3, à proximité de celui-ci,
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supérieure 4 et au ras de celui-ci. les canaux ouverts 2 du dispositif 1 sont donc orientés parallèlement au plan de la feuille 3 et perpendiculairement aux quatrièmes bords des feuilles 3 et 4. Sur le côté intérieur
7 du dispositif 1, les ouvertures des canaux situées
de ce côté intérieur sont couvertes par une feuille hydrophobe poreuse, qui sera décrite plus en détail ci-après. Le dispositif de diffusion 1 , ainsi placé entre les feuilles 3 et 4, est réuni aux feuilles par l'applica-
<EMI ID=14.1>
<EMI ID=15.1>
miquement inertes vis-à-vis de celui-ci.
La jonction entre le dispositif de diffusion
1 et chacune des feuilles 3 et 4 doit être étanche aux liquides et à l'air, renfermant ainsi complètement l'intérieur 5 du réceptacle formé par les feuilles 3 et 4. Les positions relatives du dispositif de diffusion 1
et des feuilles 3 et 4 sont telles que les canaux 2 assurent la seule communication entre l'atmosphère et .6 l'intérieur 5 du réceptacle.
Il est aussi possible de réaliser le dosimètre des figures 2 et 3 en effectuant en dernier lieu la mise en place du milieu collecteur, lorsque c'est un liquide.
En pareil cas, le dosimètre est réalisé par ailleurs de la façon décrite plus haut. On peut placer le milieu collecteur en perçant la feuille supérieure à un endroit approprié avec une aiguille hypodermique et en injectant à l'intérieur une quantité mesurée du milieu collecteur.
On peut boucher thermiquement le trou pratiqué par l'aiguille hypodermique.
Le dispositif de diffusion 1 permet au polluant gazeux de diffuser à travers chacun des canaux 2 conformément à la loi de Fick qui, telle qu'elle est applicable ici, s'exprime sous la forme :
M = D.C-t A/L
dans laquelle :
<EMI ID=16.1>
D = coefficient de diffusion du polluant gazeux à travers
l'air (cm<2>/min),
<EMI ID=17.1>
t = temps d'exposition (min),
A = aire de section du canal (cm )
L = distance dans la direction de diffusion (ici longueur
du canal) (cm).
Les valeurs de D pour divers polluants gazeux se trouvent facilement dans la littérature. Le caractère d'intégration du dosimètre est assuré par le fait que le transfert du polluant gazeux à travers les canaux s'effectue purement par diffusion, à une vitesse qui est une fonction linéaire de sa concentration atmosphérique.
Le dispositif de diffusion des gaz 1 est de préférence formé de matières non hygroscopiques et in.ertes aussi bien chimiquement que physiquement vis-à-vis
du polluant gazeux et du milieu collecteur. Des exemples sont le polyéthylène, le polypropylène, des polymères
ou copolymères du tétrafluoréthylène et de l'hexafluoro-propylène, et l'acier inoxydable. Les polymères susdits sont préférentiels car ils sont faciles à mouler par injection.
Comme on peut le voir par la loi de Fick, le
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tité de polluant gazeux recueillie, car ils influent sur l'aire totale de section disponible pour le transfert.
La quantité de polluant recueillie est aussi inversement proportionnelle à la longueur des canaux. Bien que ces <EMI ID=19.1> <EMI ID=20.1>
fusion, on a trouvé que, lorsque chacun des canaux a
<EMI ID=21.1>
rence d'au moins 4,5, le dosimètre atteint l'insensibilité désirée au mouvement atmosphérique relatif produit par le vent ou par les mouvements du porteur. On a trouvé en outre qu'en utilisant environ 5 à 500 canaux, de préférence 10 à 100 canaux, ayant chacun un diamètre d'envi-
<EMI ID=22.1>
<EMI ID=23.1>
qui est suffisamment sensible aux basses concentrations ambiantes de polluant, mais qui est encore d'une dimension assez réduit e .
On place une feuille hydrophobe poreuse d'une
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canaux situées du côté intérieur, 7, du dispositif de diffusion 1, le côté communiquant avec l'intérieur 5 du dosimètre. La feuille peut être formée par exemple de
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fluoropropylène. La feuille a pour fonctions d'une part d'empêcher la solution absorbante, si l'on utilise cette forme de milieu collecteur, d'affluer aux canaux: du dispositif de diffusion 1, et, d'autre part, de diminuer encore la sensibilité aux mouvements atmosphériques.
En conséquence, il faut choisir la porosité de la feuille et la grandeur de ses pores de façon telle que ces fonctions s'accomplissent sans gêner le passage du polluant gazeux, de l'extrémité intérieure des canaux à la solution absorbante. Autrement dit, la diffusion de polluant gazeux à travers cette feuille doit être notablement plus grande que la diffusion à travers les canaux de sorte que la vitesse globale de diffusion n'est pratiquement déterminée que par les canaux. On a trouvé qu'une feuille
<EMI ID=26.1>
<EMI ID=27.1>
lise des canaux comme ceux qui ont été décrits plus haut.
<EMI ID=28.1>
et le dosimètre des figures 2 et 3 sont un exemple de réalisation préférentiel de l'invention, mais l'invention n'y est pas limitée. Le dispositif de diffusion, par exemple, peut être sous la forme d'un tampon adapté de façon étanche entre les faces de la feuille 3 et de la feuille 4. De façon similaire, le réceptacle du dosimètre
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décrit ci-dessus, mais il pourrait avoir, par exemple, la forme d'une cuvette rigide.
Un tel mode d'exécution de l'invention est représenté par les figures 4 et 5. Celles-ci montrent un dosimètre individuel composé d'une cuvette circulaire
de base 8 présentant des parois cylindriques qui définissent une cavité ouverte 9. La cuvette de base 8 est munie d'un rebord 13 présentant une ouverture circulaire
14 qui permet de fixer facilement le dosimètre assemblé aux vêtements d'une personne. Un chapeau circulaire 11 , adaptable avec frottement, coopère de façon étanche avec la cuvette de base 8, de manière à fermer la cavité 9. Le chapeau 11 est percé de multiples canaux 12 à section circulaire, se dirigeant vers la cavité 9. Le chapeau
11 contenant les canaux joue le rôle d'un dispositif
de diffusion des gaz, obéissant à la loi de Fick et,
par suite, le nombre, la longueur et le diamètre des canaux 12 du chapeau 11 sont choisis de la façon décrite plus haut pour les canaux 2 du dispositif de diffusion
1.
Le chapeau 11 et la cuvette de base 8 sont de préférence formés de matières non hygroscopiques et inertes aussi bien chimiquement que physiquement vis-à-vis du polluant gazeux et du milieu collecteur. Les matières décrites pour la construction du dispositif de diffusion 1 sont également préférentielles pour la fabrication
du chapeau 11 et de la cuvette de base 8.
Une feuille inerte, hydrophobe et poreuse, 10, est placée par dessus les ouvertures des canaux sur la face intérieure du chapeau 11. Cette feuille joue les
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puisse utiliser n'importe quelle matière inerte hydrophobe ayant les caractéristiques physiques ci-dessus.
Après assemblage, l'adaptation par frottement entre la cuvette de base 8 et le chapeau 11 assure l'étanchéité aux liquides et à l'air, fermant ainsi complètement la cavité 9 de la cuvette 8. :Ainsi, les canaux
12 du chapeau 11 assurent la seule communicatior entre l'atmosphère et la cavité 9 ainsi que le milieu collecteur qu'elle contient. De préférence, le milieu collecteur remplit complètement la cavité 9, et il y est retenu par la feuille 10, qui l'empêche de fuire par les canaux 12.
En service, un dosimètre selon l'invention est exposé à l'air contenant le polluant gazeux pendant le laps de temps pour lequel on recherche la concentration moyenne de polluant. Si le milieu collecteur est une solution absorbante par exemple, on retire alors du dosimètre une quantité mesurée de la solution, par exemple au moyen d'une seringue hypodermique.
Si on veut faire l'analyse par photométrie,
on mélange la solution absorbante retirée avec des réac-tifs appropriés formateurs de couleur, qui changent la couleur de la solution absorbante. L'intensité de la couleur ainsi formée dépend de la quantité de polluant gaz-Aux recueillie. Bien qu'il soit souvent désirable d'avoir un dosimètre autonome comme celui que décrit
<EMI ID=33.1>
tifs sont contenus dans le dosimètre et aucun retrait de matière n'est nécessaire, cela est parfois impossible. Un exemple est fourni par le cas où les réactifs sont fortement acides, comme dans la formation de couleur pour le dosage du formaldéhyde, où les réactifs sont l'acide chromatropique et l'acide sulfurique. Dans les cas de ce genre, il est difficile de conditionner les réactifs sous une forme stable et sans danger, et le dosimètre simple selon l'invention convient bien à ces application.,
Le dosimètre selon l'invention peut être étalonné pour donner une relation directe entre les lectures colorimétriques ou spectrophotométriques et la concentration ambiante moyenne du polluant gazeux. On peut y parvenir en suivant une méthode d'étalonnage similaire à celle qui est décrite dans le brevet des E.U.A. n[deg.]
4 208 371 . Suivant une telle méthode, on expose plusieurs dosimètres, pendant un laps de temps donné, à diverses concentrations connues d'un polluant pour laquelle on recherche l'étalonnage. Les dosimètres contiennent les mêmes sortes et les mêmes quantités de milieu collecteur. On détermine par exemple des lectures spectrophotométriques pour au moins deux dosimètres et pour plusieurs concentrations connues, et on trace une droite passant par les points de données ainsi obtenus, en appliquant l'analyse par moindres.carrés.
REVENDICATIONS
1. Dosimètre individuel servant à recueillir un polluant gazeux en proportion de sa concentration ambiante moyenne pendant le temps de collecte, et caractérisé par le fait qu'il comprend essentiellement un réceptacle fermé, un milieu collecteur de polluant gazeux, placé dans le réceptacle, un dispositif de diffusion faisant partie de la paroi externe du réceptacle
et comprenant de multiples canaux la traversant de part
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fuse à travers ceux-ci, de l'atmosphère à l'intérieur du réceptacle, les canaux ayant chacun un rapport lon-
<EMI ID=35.1>
cation entre l'atmosphère et l'intérieur du réceptacle, ainsi qu'une feuille inerte, hydrophobe, et poreuse, couvrant les ouvertures intérieures desdits canaux.
Dosimeter for gaseous pollutants
The invention relates to an individual dosimeter for recording the gaseous pollutants of the atmos-
<EMI ID = 1.1>
meter capable of collecting a quantity of pollutant proportional to the average atmospheric concentration of pollutant to facilitate the determination of the integrated rate of exposure to the pollutant.
In response to growing concerns at
<EMI ID = 2.1>
harmful pollutants in the air it has become
<EMI ID = 3.1> atmospheric. An embodiment made for this purpose consists of a fairly large air pump, driving the air to be sampled through a filter which retains the pollutants in particles. Obviously, this solution cannot be used to monitor gaseous pollutants, and, even for particles, it does not allow the concentration of particles in the sampled atmosphere to be determined with precision.
Individual sampling devices are also used, worn by each worker and which passively collect pollutants. For example, a device using molecular diffusion of the gas to be monitored to collect the sample is described in American Industrial Hygiene Association Journal, volume
34, pages 78-81 (1973). This device as well as other similar, called "shock tubes", are often cumbersome to use because their design and their delicate structure oblige to always orient them properly to sample the atmosphere with precision and, to avoid the dislocation of the mechanisms of 'sampling placed inside the tube.
The market therefore still feels the need for a
<EMI ID = 4.1>
specifies the gaseous pollutants in proportion to their average atmospheric concentration.
The invention relates to an individual dosimeter for collecting a gaseous pollutant in proportion
of its average ambient concentration over time
of collection, and characterized by the fact that it essentially comprises a closed receptacle, a gaseous pollutant collecting medium, placed in the receptacle, a diffusion device forming part of the external wall
of the receptacle and comprising multiple channels the
<EMI ID = 5.1>
gaseous glue diffuses through them from the atmosphere inside the receptacle, the channels each having
the only communication enters the atmosphere and the interior of the receptacle, as well as an inert, hydrophobic and porous sheet, covering the interior openings of said channels.
Figure 1 is an enlarged perspective of a diffusion device usable in the dosimeter according to the invention; Figure 2, a top view of a dosimeter for gaseous pollutants comprising the diffusion device of Figure 1; Figure 3, a partial perspective view of the dosimeter of Figure 2; Figure 4 an exploded view of another dosimeter according to the invention; Figure 5, a section of the dosimeter of Figure 4, in the assembled state.
The dosimeters according to the invention collect a gaseous pollutant in proportion to its average concentration in the atmosphere during the collection time, and they allow a convenient determination of this concentration. This is achieved by passively sampling the gaseous pollutant in the ambient air in proportion to its concentration therein, allowing the pollutant to diffuse into an interior part of the dosimeter, where it is retained by a collecting medium which. is there, until it is dosed.
The collecting medium retains the gaseous pollutant or its ions in a form easier to dose than the gaseous form. After collection, the medium is removed from the dosimeter and treated with suitable reagents to obtain a color whose intensity depends on the quantity of gaseous pollutant collected. We can then determine the average of the ambient concentration over time, as explained below, with a colorimeter or an apectrophotometer, previously calibrated. As a variant, the pollutant can be separated from the collecting medium and its quantity determined, for example by gas chromatography, the results of the analysis by gas chromatography having been previously calibrated relative to known averages of the concentra-
<EMI ID = 6.1>
matter which absorbs, adsorbs or reacts with the gaseous pollutant to be measured, or which otherwise interacts with it. Whatever the mode of interaction between the medium and the pollutant, the quantity or concentration of the collecting medium in the dosimeter must be sufficient for a
complete interaction with the total amount of gaseous pollutant that is expected to be collected. The collecting medium must often be specific to the particular gaseous pollutant to be monitored. Examples, considered to be representative but not limiting, are aqueous solutions of oxidants or of triethanolamine to absorb nitrogen dioxide, solutions of potassium or sodium tetrachloromercurate to absorb sulfur dioxide, solutions of sulfuric acid or other acids to absorb ammonia, and distilled water or sodium bisulfite solution to absorb
formaldehyde. We can use charcoal
or carbon powder with a large specific surface area, metal powders or metal salts to adsorb many other organic pollutants.
Methods for metering, for example by colorimetry, sulfur dioxide, nitrogen dioxide, ammonia or formaldehyde in the air are described in documents of the National Institutes for Occupational Safety and Health, namely respectively methods n [deg.] 160 (publication 121, 1975), 108 (publica-
<EMI ID = 7.1>
blication 136, 1974). The techniques described can easily be adapted, as regards the absorbent solution and the color-forming reagents, with a view to their use for collection by means of the dosimeter according to the invention.
A preferred embodiment of the invention. is shown in Figures 2 and 3 and described below. A base sheet, 3, of a polymeric material
<EMI ID = 8.1>
dosimeter key. The sheet is preferably transparent and thermoplastic and can be formed from olefin polymers, halogenated polymers, polyesters or ionomer resins. Preferred materials are the ionomer resins described in the patent for
<EMI ID = 9.1>
<EMI ID = 10.1>
containing 3 to 8 carbon atoms, of which 10 to
<EMI ID = 11.1>
metallic.
The size of the sheet 3 is not critical but preferably, it is of a size easily adaptable to its use in an individual dosimeter, which the subject can easily carry on him or carry. The collecting medium is placed in the central part of the sheet 3. When the medium is a liquid, this can be achieved by first forming a depression. in the central part of the sheet, by applying pressure thereto by means of an appropriate matrix, heated or not. The vacuum zone of the sheet 3 is the central part of the interior 5 of the dosimeter.
Once the collecting medium has been placed
<EMI ID = 12.1>
the superior 4, which corresponds to. sheet 3, by its composition and, practically, by its size. Heat and pressure are then applied to the three zones 6 in order to ensure sealed and permanent connections on the three corresponding edges of the sheets 3 and 4. Adhesives or other connection means can also be used provided that the connections are permanent and waterproof and that the adhesive is inert with respect to the collecting medium.
An elongated gas diffusion device 1, having multiple channels passing through it
in part, 2, is placed parallel to the fourth, free, edge of the base sheet 3, close to the latter,
<EMI ID = 13.1>
upper 4 and flush with it. the open channels 2 of the device 1 are therefore oriented parallel to the plane of the sheet 3 and perpendicular to the fourth edges of the sheets 3 and 4. On the inside
7 of device 1, the openings of the channels located
on this inner side are covered by a porous hydrophobic sheet, which will be described in more detail below. The diffusion device 1, thus placed between the sheets 3 and 4, is joined to the sheets by the applica-
<EMI ID = 14.1>
<EMI ID = 15.1>
mically inert towards it.
The junction between the diffusion device
1 and each of the sheets 3 and 4 must be impermeable to liquids and to air, thus completely enclosing the interior 5 of the receptacle formed by the sheets 3 and 4. The relative positions of the diffusion device 1
and sheets 3 and 4 are such that the channels 2 provide the only communication between the atmosphere and .6 the interior 5 of the receptacle.
It is also possible to produce the dosimeter of FIGS. 2 and 3 by carrying out lastly the establishment of the collecting medium, when it is a liquid.
In such a case, the dosimeter is also produced in the manner described above. The collecting medium can be placed by piercing the upper sheet at a suitable place with a hypodermic needle and by injecting a measured quantity of the collecting medium inside.
The hole made by the hypodermic needle can be thermally plugged.
The diffusion device 1 allows the gaseous pollutant to diffuse through each of the channels 2 in accordance with Fick's law which, as it is applicable here, is expressed in the form:
M = D.C-t A / L
in which :
<EMI ID = 16.1>
D = diffusion coefficient of the gaseous pollutant through
air (cm <2> / min),
<EMI ID = 17.1>
t = exposure time (min),
A = section area of the canal (cm)
L = distance in the direction of diffusion (here length
channel) (cm).
Values of D for various gaseous pollutants are readily found in the literature. The integration character of the dosimeter is ensured by the fact that the transfer of the gaseous pollutant through the channels takes place purely by diffusion, at a speed which is a linear function of its atmospheric concentration.
The gas diffusion device 1 is preferably formed from non-hygroscopic and inert materials, both chemically and physically vis-à-vis
gaseous pollutant and the collecting medium. Examples are polyethylene, polypropylene, polymers
or copolymers of tetrafluoroethylene and hexafluoro-propylene, and stainless steel. The above polymers are preferred because they are easy to mold by injection.
As can be seen from Fick's law, the
<EMI ID = 18.1>
amount of gaseous pollutant collected, because they influence the total cross-sectional area available for transfer.
The quantity of pollutant collected is also inversely proportional to the length of the channels. Although these <EMI ID = 19.1> <EMI ID = 20.1>
fusion, we found that when each of the channels has
<EMI ID = 21.1>
At least 4.5, the dosimeter reaches the desired insensitivity to the relative atmospheric movement produced by the wind or by the movements of the wearer. It has also been found that by using about 5 to 500 channels, preferably 10 to 100 channels, each having a diameter of about
<EMI ID = 22.1>
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which is sufficiently sensitive to low ambient concentrations of pollutant, but which is still of a fairly small size e.
A porous hydrophobic sheet is placed with a
<EMI ID = 24.1>
channels located on the interior side, 7, of the diffusion device 1, the side communicating with the interior 5 of the dosimeter. The sheet can be formed for example of
<EMI ID = 25.1>
fluoropropylene. The sheet has the functions on the one hand of preventing the absorbent solution, if this form of collecting medium is used, from flowing to the channels: of the diffusion device 1, and, on the other hand, from further reducing the sensitivity to atmospheric movements.
Consequently, the porosity of the sheet and the size of its pores must be chosen in such a way that these functions are accomplished without hindering the passage of the gaseous pollutant, from the inner end of the channels to the absorbent solution. In other words, the diffusion of gaseous pollutant through this sheet must be notably greater than the diffusion through the channels so that the overall diffusion speed is practically determined only by the channels. We found that a leaf
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read channels like the ones described above.
<EMI ID = 28.1>
and the dosimeter of Figures 2 and 3 are a preferred embodiment of the invention, but the invention is not limited thereto. The diffusion device, for example, can be in the form of a pad adapted in a sealed manner between the faces of the sheet 3 and of the sheet 4. Similarly, the dosimeter receptacle
<EMI ID = 29.1>
described above, but it could have, for example, the shape of a rigid bowl.
Such an embodiment of the invention is shown in Figures 4 and 5. These show an individual dosimeter composed of a circular cuvette
base 8 having cylindrical walls which define an open cavity 9. The base bowl 8 is provided with a rim 13 having a circular opening
14 which allows the assembled dosimeter to be easily attached to a person's clothing. A circular cap 11, adaptable with friction, cooperates in leaktight manner with the base cup 8, so as to close the cavity 9. The cap 11 is pierced with multiple channels 12 of circular section, pointing towards the cavity 9. The cap
11 containing the channels plays the role of a device
gas diffusion, obeying Fick's law and,
as a result, the number, the length and the diameter of the channels 12 of the cap 11 are chosen as described above for the channels 2 of the diffusion device
1.
The cap 11 and the base bowl 8 are preferably formed from non-hygroscopic and inert materials both chemically and physically vis-à-vis the gaseous pollutant and the collecting medium. The materials described for the construction of the diffusion device 1 are also preferred for the manufacture
cap 11 and base cup 8.
An inert, hydrophobic and porous sheet, 10, is placed over the channel openings on the inside of the cap 11. This sheet plays the
<EMI ID = 30.1>
<EMI ID = 31.1>
<EMI ID = 32.1>
may use any hydrophobic inert material having the above physical characteristics.
After assembly, the friction adaptation between the base bowl 8 and the cap 11 seals against liquids and air, thus completely closing the cavity 9 of the bowl 8.: Thus, the channels
12 of the cap 11 ensure the only communication between the atmosphere and the cavity 9 as well as the collecting medium which it contains. Preferably, the collecting medium completely fills the cavity 9, and it is retained there by the sheet 10, which prevents it from leaking through the channels 12.
In service, a dosimeter according to the invention is exposed to the air containing the gaseous pollutant for the period of time for which the average pollutant concentration is sought. If the collecting medium is an absorbent solution for example, a measured quantity of the solution is then withdrawn from the dosimeter, for example by means of a hypodermic syringe.
If we want to do the analysis by photometry,
the removed absorbent solution is mixed with suitable color-forming reagents, which change the color of the absorbent solution. The intensity of the color thus formed depends on the quantity of pollutant gas-Aux collected. Although it is often desirable to have a stand-alone dosimeter like the one described
<EMI ID = 33.1>
tifs are contained in the dosimeter and no removal of material is necessary, this is sometimes impossible. An example is provided by the case where the reagents are strongly acid, as in the color formation for the determination of formaldehyde, where the reagents are chromatropic acid and sulfuric acid. In such cases, it is difficult to package the reagents in a stable and safe form, and the simple dosimeter according to the invention is well suited for these applications.
The dosimeter according to the invention can be calibrated to give a direct relationship between the colorimetric or spectrophotometric readings and the average ambient concentration of the gaseous pollutant. This can be achieved by following a calibration method similar to that described in the U.S. Patent. n [deg.]
4,208,371. According to such a method, several dosimeters are exposed, during a given period of time, to various known concentrations of a pollutant for which calibration is sought. The dosimeters contain the same kinds and the same quantities of collecting medium. For example, spectrophotometric readings are determined for at least two dosimeters and for several known concentrations, and a straight line is drawn passing through the data points thus obtained, by applying the least squares analysis.
CLAIMS
1. Individual dosimeter used to collect a gaseous pollutant in proportion to its average ambient concentration during the collection time, and characterized in that it essentially comprises a closed receptacle, a gaseous pollutant collecting medium, placed in the receptacle, a diffusion device forming part of the external wall of the receptacle
and comprising multiple channels passing through it
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flows through them from the atmosphere inside the receptacle, the channels each having a long relationship
<EMI ID = 35.1>
cation between the atmosphere and the interior of the receptacle, as well as an inert, hydrophobic, and porous sheet, covering the interior openings of said channels.