CH647589A5 - Procede de conditionnement d'un courant de gaz et installation pour sa mise en oeuvre. - Google Patents

Procede de conditionnement d'un courant de gaz et installation pour sa mise en oeuvre. Download PDF

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Description

La présente invention est relative au conditionnement d'un courant d'un gaz destiné notamment à conditionner et à protéger un champ opératoire par rapport au milieu ambiant.
La demande de brevet française N° 80.10587 décrit un procédé de protection d'un certain espace, et en particulier d'un champ opératoire, par formation d'un rideau de gaz constamment renouvelé. Un tel procédé requiert la production en continu d'une quantité de gaz stérile suffisante pour l'alimentation du rideau. La présente invention a pour but de permettre une telle production de manière fiable, efficace et économique.
A cet effet, l'invention propose un procédé de conditionnement d'un courant de gaz, caractérisé par le passage de ce courant de gaz
à stériliser à travers un milieu filtrant permettant de retenir des mi-cro-organismes et par un traitement de stérilisation de profondeur de ce milieu filtrant par des micro-ondes électromagnétiques présentant une fréquence comprise entre 2000 et 30000 MHz.
L'invention concerne en outre une installation pour la mise en œuvre du procédé, caractérisée par le fait qu'elle comprend au moins un microfiltre présentant une enceinte contenant un milieu filtrant diélectrique, qui est traversé par le courant de gaz, et des moyens de stérilisation montés dans le microfiltre, ces moyens émettant des mi-cro-ondes électromagnétiques ayant une fréquence comprise entre 2000 et 30000 MHz dans le milieu filtrant.
Les particularités de l'invention ressortiront de la description, donnée ci-après à titre d'exemple non limitatif, d'une forme de réalisation particulière d'un procédé et d'une installation pour la stérilisation d'air pouvant convenir, entre autres, pour protéger un champ opératoire.
La fig. 1 est une vue schématique en perspective d'un dispositif de protection d'un champ opératoire pouvant être alimenté par un gaz conditionné selon l'invention.
La fig. 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la fig. 1.
La fig. 3 montre schématiquement le comportement dynamique de l'air dans une section verticale et longitudinale d'une zone protégée.
La fig. 5 est un schéma bloc d'une installation de stérilisation suivant une première forme de réalisation de l'invention.
La fig. 6 est, à plus grande échelle, une coupe longitudinale d'une partie de l'installation suivant la fig. 5.
Dans les différentes figures, les mêmes chiffres de référence désignent des éléments identiques ou analogues.
Etant donné que l'invention sera appliquée de préférence au conditionnement et à la protection d'un champ opératoire au moyen d'un rideau de gaz, la description donnée ci-après sera limitée à cette application spécifique qui est illustrée par les fig. 1 à 3.
Le dispositif de protection d'un champ opératoire montré à ces trois figures comprend une rampe de soufflage 1 d'air stérile et une rampe d'aspiration 2 présentant chacune l'allure d'un arc de cercle et s'étendant dans des plans verticaux sensiblement parallèles entre eux.
Par ailleurs, ces rampes 1 et 2 sont orientées l'une vers l'autre de manière à permettre d'obtenir un rideau 3 ayant la forme d'une portion d'une paroi cylindrique et constitué d'un courant sensiblement laminaire d'air stérile.
Ce rideau d'air stérile constitue un barrage au passage d'agents de contamination qui, lorsqu'ils viennent en contact avec ce rideau, sont entraînés par ce dernier dans la rampe d'aspiration.
La rampe de soufflage 1 comprend une chambre de répartition 4 en forme d'arc de cercle s'étendant sur un angle de l'ordre de 110 à 120°, ouverte latéralement du côté de la rampe d'aspiration 2 et pourvue de ce côté d'une bouche d'injection 5. Cette bouche présente une fente 6 constituant la sortie de la rampe de soufflage.
Dans l'entrée de la fente 6 est engagé un pointeau de réglage relativement souple 7 qui permet de faire varier le débit d'air passant par celle-ci et de régler uniformément la répartition de cet air le long de la rampe de soufflage 1.
La rampe d'aspiration 2 présente une allure sensiblement semblable à celle de la rampe 1 et comprend également une chambre de répartition en arc de cercle 8. Cette chambre est ouverte latéralement, du côté de la rampe de soufflage, et est pourvue tout le long de ce côté d'une embouchure 9 présentant une fente 10. La largeur de cette fente est beaucoup plus grande que celle de la rampe de soufflage 1 pour tenir compte, d'une part, du jet d'air divergent provenant de la rampe de soufflage et, d'autre part, du fait qu'une partie de l'air de la zone à protéger doit être aspiré par la rampe 2.
De plus, une réglette de répartition 21, présentant une structure en forme de nid d'abeilles, appliquée sur un support poreux 57, est introduite dans la fente 10 de manière à former des canaux 21' juxtaposés parallèles au courant de gaz, traversant cet élément de part en s
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part. Ces canaux permettent de maintenir également dans la fente 10 un écoulement sensiblement laminaire et uniformément réparti.
La rampe de soufflage 1 et la rampe d'aspiration 2 sont montées indépendamment l'une de l'autre par l'intermédiaire d'un organe de fixation 11 et respectivement 12 dans des rails de guidage 13 s'étendant le long des bords longitudinaux d'une table d'opération 14 sur laquelle est monté un dispositif de protection.
A chacune des extrémités de la rampe de soufflage 1 aboutit une conduite d'arrivée d'air stérile, respectivement 15 et 16.
De la même façon, des conduites d'évacuation d'air aspiré 17 et 18 sont branchées aux extrémités de la rampe 2.
Les organes de fixation 11 sont montés dans une position réglable dans les rails 13 de manière à permettre de faire varier la distance entre les rampes I et 2 et leur position relative sur les différents types de tables d'opération 14.
Le rideau 3 formé par le courant d'air stérile entre les rampes 1 et 2 délimite le côté supérieur de la zone à protéger et à conditionner 19. Cette zone est fermée du côté de la rampe de soufflage par un écran 20 ayant une forme concave du côté de la zone 19.
La rampe de soufflage 1 présente, du côté de la zone à protéger 19 et à partir de la fente 6, une paroi courbée 22 dans le prolongement de laquelle s'étend l'écran 20 avec sensiblement la même courbure que cette paroi, de manière à former avec cette dernière une surface bombée sensiblement continue.
Afin d'assurer une étanchéité aussi complète que possible par l'écran 20, celui-ci est réalisé en un tissu relativement étanche auquel sont associés des éléments raidisseurs 23 qui permettent d'adapter le bord inférieur de l'écran à un patient étendu sur la table d'opération 14, en dessous des rampes 1 et 2.
D'une manière analogue, un écran similaire 24 est prévu du côté de la rampe d'aspiration.
De plus, des barrières latérales relativement souples 25 et 26, pouvant s'adapter aux formes du patient pour empêcher également autant que possible l'entrée latérale d'air extérieur vers le champ opératoire, sont suspendues à des barres télescopiques 55 et 56 reliant les deux rampes 1 et 2.
De cette façon, on obtient une enceinte fermée dont la paroi supérieure est formée par le rideau 3 et dont les parois latérales sont formées par les écrans 20 et 24 et les barrières souples 25 et 26.
Avantageusement, on introduit dans la zone 19 une quantité de gaz conditionné, essentiellement stérile, à un endroit, à une vitesse et suivant une direction qui soient de nature à ne pas perturber le rideau 3.
On introduit de préférence cette quantité de gaz dans la zone 19 suivant un sens opposé au sens du courant de gaz formant le rideau 3, du côté de la rampe d'aspiration 2 et sensiblement au niveau du champ opératoire, c'est-à-dire du côté opposé à celui délimité par le rideau 3.
Cet endroit et la vitesse d'introduction de cette quantité de gaz sont choisis en fonction de la vitesse du gaz formant le rideau 3, de manière à neutraliser, dans une partie déterminée de cette zone, notamment autour du champ opératoire, des perturbations d'écoulement de gaz provoquées par le courant de gaz formant le rideau et à créer ainsi, dans cette partie, une couche de gaz à vitesse d'écoulement très lente, de telle sorte qu'elle peut être considérée, du point de vue pratique, comme étant sensiblement immobile ou sensiblement stationnaire.
La fig. 4 montre schématiquement le comportement dynamique de l'air dans la zone 19. Comme montré à cette figure, le courant de gaz formant le rideau 3 provoque, par suite d'un phénomène de frottement dans les couches d'air adjacentes, des courants de gaz secondaires.
La nature de ces courants secondaires est différente suivant qu'ils se produisent au-dessus du courant formant le rideau ou en dessous de celui-ci.
En effet, d'une façon générale, on constate que, au-dessus du rideau, des tourbillons non contrôlés se forment, dans la couche d'air en contact avec le rideau, comme indiqué par les flèches 27, suivant la théorie des jets libres en présence d'une couche limite.
Cette situation est complètement différente en dessous du rideau, dans la zone à protéger, par la présence de l'écran 20, par analogie avec les jets confinés en présence de recirculation.
En effet, par suite du frottement entre le courant d'air formant le rideau et les couches adjacentes de la zone à protéger, le courant d'air secondaire ainsi obtenu crée, à proximité de l'écran 20, une dépression qui donne alors naissance à une recirculation locale dans le sens indiqué par les flèches 28. Cette recirculation 28 crée à son tour, avec le courant de gaz formant le rideau 3, un courant de gaz à travers la zone à protéger sensiblement dans le sens du rideau 3, comme indiqué par la référence 29.
Il a été constaté qu'on peut maintenir une couche d'air sensiblement immobile dans une partie déterminée de cette zone en introduisant dans celle-ci la quantité de gaz susdite suivant un sens opposé au sens du courant formé par le rideau 3. Cette introduction de gaz a été montrée schématiquement sur la fig. 4, comme indiqué par la référence 30.
Le choix de l'endroit et de la vitesse d'introduction de cette quantité de gaz dépend essentiellement de la distance séparant la partie de la zone où il y a lieu de créer cette couche de gaz sensiblement immobile du courant formant le rideau 3, ainsi que de la vitesse de ce dernier.
Cette partie de la zone à protéger où une couche sensiblement immobile d'air est créée est indiquée par la référence 31.
Malgré le fait qu'il s'agit d'une couche sensiblement immobile d'air, on constate toutefois qu'elle se renouvelle constamment par l'introduction continue de cette quantité de gaz indiquée par la référence 30 et également par le fait que cette couche est léchée par des courants de gaz à faible vitesse et sensiblement laminaires qui remplacent régulièrement le film de gaz délimitant la couche 31 pour l'entraîner dans la circulation 28 vers la rampe d'aspiration 2. Ainsi, on crée en fait une couche quasi stationnaire de gaz à l'endroit du champ opératoire.
Grâce à ce comportement dynamique du gaz dans la zone 19, il est possible de créer dans une partie quelconque prédéterminée de celle-ci un microclimat en introduisant à un endroit, suivant un sens et à une vitesse bien déterminés, une quantité de gaz préconditionné.
Avantageusement, on y introduit une quantité de gaz qui soit humide et de préférence saturé en vapeur d'eau, et cela également à une température contrôlée.
On constate, de plus, que de bons résultats sont obtenus pour ce qui concerne la stabilité du microclimat autour du champ opératoire lorsque le rideau 3 se situe à une distance de l'ordre de 10 à 30 cm, et de préférence de l'ordre de 10 à 15 cm, du champ opératoire.
De plus, pour assurer le comportement dynamique susdit du gaz dans la zone à protéger 19 et éviter l'infiltration à travers le rideau 3 d'agents contaminants, il faut que la vitesse du courant formant ce rideau ne descende pas en dessous de 2 m/s au moment où il entre dans la rampe d'aspiration 2. Pour cette raison, on maintient avantageusement, entre les rampes 1 et 2, une vitesse comprise entre 2 et 20 m/s pour le courant de gaz.
L'épaisseur de ce courant est en moyenne comprise entre 0,2 et 5 cm, tandis que sa longueur et sa largeur, qui varient bien entendu en fonction de la nature de l'intervention chirurgicale, sont respectivement de 40 à 70 cm et de 20 à 60 cm.
Comme il résulte des considérations développées ci-dessus en ce qui concerne le comportement dynamique des gaz dans la zone à protéger, on aspire, en plus de pratiquement tout le gaz provenant de la rampe de soufflage 1, une quantité de gaz de la zone à protéger correspondant sensiblement à la quantité introduite dans celle-ci.
Le gaz aspiré par la rampe 2 est renvoyé vers une installation de stérilisation décrite ci-après et dont, d'une part, la sortie est reliée à la rampe de soufflage 1 et à une conduite d'introduction de gaz 32 débouchant à l'intérieur de la zone à protéger 19 et, d'autre part, l'entrée communique avec la rampe d'aspiration 2, permettant ainsi s
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de recycler vers la stérilisation, au moins en grande partie, l'air ayant servi à la formation du rideau 3.
Cette conduite 32 comprend au moins une partie souple de manière à permettre de régler la disposition et l'orientation de celle-ci dans la zone 19.
De plus, elle présente avantageusement une ouverture de sortie 33 en forme de cône aplati de manière à permettre d'introduire le gaz dans la zone 19 suivant une nappe d'une certaine largeur et à une vitesse relativement réduite.
Afin de permettre de régler l'humidité de la quantité de gaz introduit par le conduit 32 dans la zone à protéger 19, un appareil d'humidification et, le cas échéant, de refroidissement et de chauffage est incorporé dans l'installation de stérilisation.
Une réalisation du procédé de conditionnement selon l'invention prévue pour l'alimentation en gaz de l'appareillage ci-dessus sera maintenant décrite en détail en se référant aux fig. 5 et 6 qui illustrent une forme de réalisation de l'installation de stérilisation d'air suivant l'invention, branchée sur un dispositif du type montré aux fig. 1 à 3 et décrit ci-dessus.
Cette installation comprend essentiellement un microfiltre 34 permettant de retenir des particules de 0,2 fi et de préférence de l'ordre de 0,01 |i, et des moyens de stérilisation montés en amont ou à l'endroit du microfiltre, ces moyens étant de nature à créer une stérilisation en profondeur dans le milieu filtrant de ce dernier.
Dans la forme de réalisation montrée aux fig. 5 et 6, les moyens de stérilisation comprennent une antenne d'émission de microondes 35 montée à l'intérieur du microfiltre 34.
Ce microfiltre a été montré plus en détail à la fig. 6 et présente une enveloppe cylindrique 36 délimitant une enceinte à l'intérieur de laquelle est prévue une paroi filtrante cylindrique 37 formant le milieu filtrant susdit. Cette paroi filtrante divise l'enceinte en deux compartiments 38 et 39.
L'antenne 35 est montée sur la paroi 36 dans le compartiment 38 formant une cavité contenant le milieu filtrant.
La paroi filtrante 37 est avantageusement constituée d'au moins deux couches filtrantes de porosités différentes, la première couche formant en fait un préfiltre et étant située du côté du compartiment 38, la deuxième couche étant de structure plus fine, notamment en un tissu de microfibres.
Ce microfiltre se caractérise surtout par le fait que la longueur du compartiment 38 est réglable en fonction de la longueur d'onde des micro-ondes, grâce au piston annulaire 40 pouvant coulisser d'une certaine distance sur un noyau 41. La position relative de ce piston est choisie de manière à créer une résonance des micro-ondes dans le microfiltre 34.
Il en résulte un échauffement diélectrique de la paroi filtrante elle-même à une température variant entre 100 et 200° C, suivant le débit, le degré d'humidité de l'air et la puissance du magnétron, non représenté, produisant les micro-ondes. Par contre, la température de l'air n'augmente que de quelques degrés (4 à 10° C).
Comme montré à la fig. 6, cette installation comprend, outre ce microfiltre 34, un préfiltre 42, destiné à arrêter les particules de dimensions supérieures à 10 n susceptibles de colmater les autres parties de l'installation.
Le microfiltre 34 est alors suivi d'un refroidisseur 43 à injection d'eau qui est amenée par l'intermédiaire d'une pompe doseuse 44 connectée à un réservoir d'eau 45 qui récupère l'eau du refroidisseur.
L'air stérilisé ainsi refroidi à la température ambiante est envoyé, à travers une conduite 46, par exemple vers un dispositif de conditionnement et de protection d'une zone 19, tel que décrit ci-dessus.
Cette conduite 46 bifurque en une conduite 47 reliée directement à la rampe de soufflage 1 et en une conduite 32 dirigeant une partie de l'air stérilisé vers un groupe de conditionnement comprenant un réchauffeur 48, un refroidisseur 49 et un humidificateur 50 dans lequel on injecte de la vapeur d'eau, indiqué par la flèche 51, pour former un courant d'air saturé en vapeur d'eau qui est alors introduit directement dans la zone 19 susdite par l'ouverture de sortie 33, dont déjà question ci-dessus.
La quantité d'air introduit par la conduite 32 dans la zone 19 représente par exemple 10% de la quantité totale d'air en circulation.
Ainsi, si le débit d'air alimenté à la rampe de soufflage 1 est de l'ordre de 40 à 50 m3/h, le débit d'air soumis au conditionnement et passant par l'ouverture de sortie 33 est de l'ordre de 5 m3/h.
On pourrait éventuellement prévoir un microfiltre supplémentaire 34', branché en parallèle avec le microfiltre 34. Cela permettrait de faire passer le gaz à stériliser alternativement à travers un de ces microfiltres pendant qu'on traite l'autre par des micro-ondes durant un temps suffisamment long pour assurer la destruction des microorganismes retenus dans celui-ci.
La circulation de l'air dans le circuit de l'installation de stérilisation est assurée par une ou plusieurs pompes ou ventilateurs du type soufflant ou surpresseur 52.
On notera que le milieu filtrant 37 est chauffé intérieurement, grâce à un effet de frottement à l'échelle moléculaire et atomique, dans le diélectrique du milieu filtrant sous l'action du champ électromagnétique créé par ces micro-ondes. Les molécules de l'air n'étant pas soumises à cet effet de frottement, celui-ci ne subit qu'une légère augmentation de température, comme déjà signalé ci-dessus, lors de son passage, pendant un temps extrêmement réduit, à travers le milieu filtrant.
Cela constitue une des raisons pour l'utilisation de micro-ondes pour stériliser l'air. La fréquence de ces ondes est comprise entre 2000 et 30000 MHz, et de préférence dans la gamme de 2450 MHz, valeur pour laquelle des effets bactéricides très efficaces ont été constatés.
Dans certains cas, cependant, on pourrait combiner une stérilisation par micro-ondes et par des rayons infrarouges.
En adaptant la construction et le débit de l'air à stériliser dans l'installation, on peut utiliser avantageusement cette dernière pour maintenir dans une enceinte, telle qu'un local ou une partie de local, une atmosphère stérile et parfaitement conditionnée. Cela peut surtout être utile pour des patients très sensibles aux infections, tels que des patients présentant des brûlures sur une partie importante du corps, etc.
Pour une telle application, l'installation présente des bouches de soufflage d'air provenant de la stérilisation et des bouches d'aspiration montées dans l'enceinte en cause pour permettre de recycler de l'air de cette dernière vers l'installation de stérilisation susdite.
Une autre application consiste à combiner l'installation de stérilisation avec une installation pour le conditionnement de l'air d'un immeuble. Dans ce cas, on peut avantageusement monter le microfiltre dans une gaine de conditionnement traditionnelle de l'air.
La commande de l'installation de stérilisation peut se faire au moyen d'un microprocesseur.
Par ailleurs, dans certains cas, on pourrait conditionner, de la même façon que l'air introduit par la conduite 32 dans la zone 19, une partie ou même la totalité de l'air servant à former le rideau 3.
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Claims (10)

647 589
1. Procédé de conditionnement d'un courant de gaz, caractérisé par le passage de ce courant de gaz à stériliser à travers un milieu filtrant (34) permettant de retenir des micro-organismes et par un traitement de stérilisation de profondeur de ce milieu filtrant (34) par des micro-ondes électromagnétiques présentant une fréquence comprise entre 2000 et 30000 MHz.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise une fréquence dans la gamme de 2450 MHz.
2
REVENDICATIONS
3. Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par un traitement de stérilisation du milieu filtrant en continu, lors du passage d'un courant de gaz à travers ce milieu.
4. Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le passage alternatif du courant de gaz à stériliser à travers un premier milieu filtrant et un second milieu filtrant situé en parallèle avec le premier, en soumettant alternativement un de ces milieux filtrants chargé de micro-organismes à un traitement de stérilisation en profondeur pendant que le courant de gaz passe à travers l'autre milieu filtrant.
5. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le passage du courant de gaz à travers le milieu filtrant à une vitesse comprise entre 0,05 et 0,25 m/s.
6. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on humidifie le courant de gaz stérilisé.
7. Installation de stérilisation d'un courant de gaz pour la mise en œuvre du procédé suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait qu'elle comprend au moins un microfiltre (34) présentant une enceinte (38) contenant un milieu filtrant diélectrique (37), qui est traversé par le courant de gaz, et des moyens de stérilisation (35) montés dans le microfiltre (34), ces moyens émettant des micro-ondes électromagnétiques ayant une fréquence comprise entre 2000 et 30000 MHz dans le milieu filtrant.
8. Installation suivant la revendication 7, caractérisée par le fait que les moyens de stérilisation comprennent une antenne d'émission de micro-ondes électromagnétiques à l'intérieur d'une cavité contenant le milieu filtrant.
9. Installation suivant la revendication 8, caractérisée par le fait que le microfiltre comprend une enveloppe délimitant une enceinte à l'intérieur de laquelle est prévue une paroi filtrante cylindrique divisant cette enceinte en deux compartiments, l'un d'eux communiquant avec une entrée pour le gaz à filtrer et formant la cavité susdite, l'autre compartiment présentant une sortie pour le courant de gaz ayant traversé la paroi filtrante, l'antenne d'émission susdite étant montée dans le compartiment d'entrée, de manière à y créer un champ de micro-ondes électromagnétiques se propageant essentiellement suivant la génératrice de la paroi cylindrique.
10. Installation suivant la revendication 9, caractérisée par la dimension du compartiment d'entrée réglable suivant la direction de la génératrice susdite, de manière à permettre la création de microondes stationnaires.
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