Techniques et appareils de mesures

Compte-tenu du côté subjectif lié à une odeur, on peut se poser la question d’une mesure "objective" de certaines caractéristiques. Il existe pour cela deux types d’appareils : les olfacto-mètres et les nez électroniques. Les olfactoolfacto-mètres mesurent lesintensitésd’odeur alors que les nez électroniques sont capables dedétecteret dereconnaîtreles odeurs.

1.5.1 O lfactomètres

Le terme olfactométrie désigne la mesure des odeurs et la mesure des capacités olfactives d’un sujet [145].

Figure 1.7 – Exemples d’énantiomères ayant des odeurs différentes d’après F. Davide etal.[40]

l’intensité. Il doit préalablement être calibré par un jury de nez. Il existe pour cela plusieurs méthodes dont la plus courante est décrite sur le site de l’université de Lyon [145]. Il s’agit de placer le jury de nez et l’olfactomètre dans un local désodorisé et de présenter dans cette salle un mélange odorant dilué par un gaz inodore. Ensuite grâce à des essais successifs, il est possible de déterminer la dilution maximum pour laquelle l’odeur est détectée. L’intensité d’une odeur est fonction de sa concentration.

L’olfactomètre est beaucoup utilisé par des médecins pour vérifier la capacité olfactive d’un patient comme on peut le voir à la clinique St Luc en Belgique [93] ou à l’université de Genève [36]. Il est également utilisé dans la pollution odorante, pour déterminer la concentration de l’odeur lors de l’épandage de lisier ou encore la concentration d’un produit odorant dans une pièce.

Plusieurs sociétés commercialisent des olfactomètres. Au Canada on trouve la société Techno-dorM D par exemple [138]. Leur olfactomètre est prévu pour effectuer des mesures d’odeurs causant une nuisance olfactive. Il peut également déterminer la persistance et le seuil de percep-tion d’une odeur. Il est utilisé dans beaucoup de domaines comme l’agriculture, le traitement des eaux usées...

1.5.2 Nez électroniques

Un nez électronique est un appareil capable de différencier les odeurs qu’il détecte et de les classer. Le terme nez électronique a été utilisé pour la première fois dans les années 80 [133].

Au départ, le nez électronique a été inventé surtout pour remplacer le nez humain. Pour le moment, les systèmes sont beaucoup plus simples que les systèmes biologiques, ils détectent seulement une petite palette d’odeurs.

Les nez électroniques sont composés de deux parties distinctes : – un système de capteurs chimiques

– un système de reconnaissance de modèles.

Le système de capteurs est souvent une rangée de plusieurs éléments de mesure où cha-cun d’eux évalue une propriété différente du composé chimique. Chaque odeur présentée aux capteurs produit une signature ou un modèle caractéristique de cette odeur. Après présentation de plusieurs odeurs aux capteurs, une base de signatures est construite par apprentissage. Cette base de données est utilisée pour former le système de reconnaissance par modèle. Un pro-cessus d’apprentissage est lancé avec la base de signatures étiquetées. Le but de ce propro-cessus d’entraînement est de configurer le système d’identification pour produire des classifications uniques de chaque produit chimique de sorte qu’une identification automatisée puisse être mise en application. Le nez électronique utilise souvent les réseaux de neurones afin de reconnaître les modèles. Cela permet de rendre le nombre d’odeurs détectables plus grand que le nombre de capteurs [88], [89].

Le nez électronique est utilisé surtout dans les situations où la subjectivité du nez humain est un handicap, lorsque la situation exige un trop grand nombre de mesures ou encore lorsque cela peut être dangereux pour l’homme. Il possède de nombreux avantages :

– rapide : les résultats sont fournis en moins de 2s pour certains appareils d’au-jourd’hui. Cela va beaucoup plus vite qu’une analyse en laboratoire.

– portable: beaucoup d’appareils sont maintenant transportables en tout lieu. – réutilisable: un nez humain ne peut sentir à l’infini et a besoin de se reposer. Au

contraire, un nez électronique est juste nettoyé et peut être tout de suite réutilisé. Plusieurs exemples d’utilisations sont présentés dans l’article de Steller [133] comme la détection de produits chimiques, la fraîcheur du poisson, l’identification et la qualité d’un café, etc. Les principales utilisations sont dans l’industrie alimentaire, le médical et le contrôle de l’environnement.

L’industrie de la nourriture est le plus gros marché pour les nez électroniques. Ils peuvent analyser la qualité du produit, vérifier les processus de cuisson, vérifier la fraîcheur du poisson, la pureté d’un jus d’orange, le degré d’un whisky... [89]

Les nez électroniques peuvent sentir des produits dangereux, contrairement aux humains. Leur utilisation est donc très intéressante dans le domaine de l’environnement. Ils permettent l’analyse et le contrôle de produits chimiques pouvant être dans l’air ou la détection de fuites de produits chimiques ou de gaz. En 2005, des scientifiques de l’université de Manchester ont inventé un nez électronique pour mesurer en temps réel les mauvaises odeurs et le méthane aux alentours des décharges à ciel ouvert et des stations d’épuration de l’eau. Ces informations per-mettent d’intervenir rapidement, avant que le niveau d’un élément dans l’air devienne critique. Ce système a été développé avec le Silsoe Research Institute et est testé depuis mai 2005 [141]. Le nez électronique est très présent dans le domaine médical car il peut examiner les odeurs du corps (souffle, blessures, etc...) et identifier les éventuels problèmes. A l’université de l’Illi-nois, en 2001, les chercheurs ont fabriqué un nez électronique qui pouvait détecter une bactérie en "sentant" le sang. Cela a permis un gain de temps par rapport à une analyse sanguine pour détecter la présence de cette bactérie ou non [90]. En 2002, l’université de Tor Vergata à Rome montrait que l’utilisation d’un nez électronique permettait la détection de cancer du poumon. Il suffit que l’appareil "sente" le souffle du patient pour détecter les tumeurs [103].

De nos jours, les nez électroniques sont des produits qui commencent à être très performants. Il en existe de nombreux modèles commercialisés. L’entreprise AlphaMos, par exemple, est spécialisée dans la vente de nez électroniques.

Même s’ils commencent à être très bien développés, des chercheurs continuent à les faire évoluer. Au centre d’EADS à Munich, un nez électronique a été mis au point afin de flairer les bombes ou autre produit explosif [46]. Ce nez est destiné notamment aux aéroports pour faciliter le travail des chiens. Un procédé à base de rayonnement laser permet de faire un premier tri et de ne pas considérer les substances inoffensives comme le parfum par exemple.