Capteurs biochimiques

Ces dernières années, la demande en méthodes de détection d'espèces chimiques et de mesure de leur concentration a considérablement augmenté. Cet intérêt est essentiellement dû aux considérations environnementales, de sécurité, de contrôle de procédé ou de diagnostic médical rapide.

Dans le domaine de la détection des espèces chimiques, il convient de distinguer les analyseurs (instruments d'analyse) et les capteurs chimiques.

• Les analyseurs sont généralement des systèmes relativement complexes associant différents éléments mécaniques, chimiques et électriques. L'ensemble est souvent coûteux, encombrant et énergivore, ce qui les rend peu aptes à des mesures sur sites. De plus, ces instruments sont souvent affligés d'un temps de réponse long soit par la technique de détection elle-même soit par la nécessité de manipulation des échantillons. On retrouve dans cette catégorie d'instrument, les chromatographes et les divers spectromètres. Les avantages principaux de ces instruments sont la possibilité d'une analyse complète et précise de l'échantillon de gaz.

• Les capteurs chimiques ou biochimiques, quant à eux, sont généralement des systèmes simples constitués d'une couche sensible permettant la reconnaissance de l'espèce avec laquelle elle interagit et d'un système transducteur transformant l'interaction chimique en un signal électrique. Souvent, les deux fonctions sont intimement liées.

  Les avantages principaux des capteurs chimiques sont : leur faible encombrement, leur faible consommation énergétique, leur faible coût ; les temps de réponse sont relativement courts. Tous ces avantages en font des instruments idéaux pour les mesures sur site et le contrôle de procédé en ligne. Par contre, l'analyse de mélanges complexes nécessite l'emploi d'un grand nombre de capteurs sensibles à l'une ou l'autre espèce.

  Il existe plusieurs familles de capteurs chimiques qui se distinguent par le type de couche sensible et le principe de transduction. Ce texte présentera une description des principaux types de capteurs.

  Les performances des capteurs sont caractérisées par différents paramètres. Les principaux sont les suivants :

  • sensibilité : lien entre les variations de signal du capteur et la concentration en espèce cible ;

  • limite de sensibilité : concentration minimale détectable en espèce cible ;

  • sélectivité : l'aptitude à détecter l'espèce cible à l'exclusion de toute autre ;

  • interférents : espèces autres conduisant à une réponse indésirable du capteur ;

  • temps de réponse : temps requis pour atteindre 90 % de la réponse en régime après mise en contact avec le gaz à détecter ;

  • temps de récupération : temps requis pour revenir à la...