FR2996778A1 - Filtre bacteriologique pour ventilateur medical - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un filtre bactériologique (42) comprenant un corps (30) de filtre comprenant un logement interne (35), un orifice d'entrée (33) et un orifice de sortie (34) aménagés dans le corps de filtre (30) de manière à permettre une introduction d'un gaz dans le logement interne (35) via l'orifice d'entrée (33) et une sortie du gaz dudit logement interne (35) via l'orifice de sortie (34), et un élément de filtration (42c) agencé dans le logement interne (35), les orifices d'entrée (33) et de sortie (34) étant situés de part et d'autre dudit élément de filtration (42c). Selon l'invention, l'élément de filtration (42c) comprend une membrane poreuse en céramique ayant une épaisseur inférieure ou égale à 200 µm et comprenant des pores dont le diamètre est inférieur ou égal à 100 nm. Par ailleurs, l'invention concerne aussi une installation de ventilation d'un patient comprenant un ventilateur (3) relié fluidiquement à un circuit patient (2), un dispositif d'analyse de gaz (4) relié fluidiquement au circuit patient (2) par l'intermédiaire d'une ligne de prélèvement de gaz (41), et un tel filtre (42) bactériologique agencé entre le circuit patient (2) et la ligne de prélèvement de gaz (41).

Description

L'invention concerne un filtre bactériologique permettant de retenir les microorganismes susceptibles d'être présents dans un flux gazeux, et son incorporation entre le circuit patient d'un ventilateur médical, notamment d'anesthésie, et une ligne de prélèvement de gaz reliée fluidiquement audit circuit patient. L'assistance respiratoire de patients par le biais d'un ventilateur, que ce soit de manière temporaire en anesthésie à l'occasion d'une intervention chirurgicale ou plus longuement en unités de soins critiques, exige pour le personnel soignant la disponibilité de données fiables et pertinentes qui participent à la sécurisation de l'acte pratiqué sur le patient ou à la mise en place d'une stratégie thérapeutique. L'exploitation de la pression des voies aériennes du patient, exercée par le ventilateur, comme moyen de protéger les poumons d'une éventuelle surpression en est un exemple courant.
Or, il existe d'autres données ou paramètres qui permettent au spécialiste d'intervenir efficacement en cas de nécessité, par exemple le monitorage de la concentration des gaz, qu'ils soient administrés au patient ou issus de ce dernier. A cette fin, il est connu d'utiliser des dispositifs dédiés, tels que des bancs gaz, qui viennent prélever, par exemple au niveau de la pièce Y d'un circuit patient d'un appareil d'anesthésie, une portion de gaz à des fins d'analyse. Ainsi, il est courant d'associer ou d'intégrer un banc gaz à une station d'anesthésie. Une ligne de prélèvement relie ainsi le banc gaz à la pièce en Y du circuit patient. Le banc gaz prélève alors un débit continu, de l'ordre de 50 ml/min, afin d'en effectuer l'analyse, c'est-à-dire une mesure des concentrations en oxygène (02), en dioxyde de carbone (CO2). Or, le gaz ainsi prélevé peut être contaminé par des agents pathogènes présents dans l'air expiré par le patient. Il est donc actuellement obligatoire de remplacer la ligne de prélèvement à chaque patient afin d'éviter toute contamination croisée. On comprend immédiatement que le fait de devoir remplacer la ligne de prélèvement à chaque patient n'est pas satisfaisant car, outre le coût engendré, cette nécessité engendre des déchets à retraiter puisque la ligne de prélèvement est un élément consommable du système. Lorsque ces lignes de prélèvement sont coûteuses, incorporant par exemple un échangeur d'humidité, d'autres moyens peuvent être utilisés afin de les préserver de toute contamination et pouvoir les réutiliser plusieurs fois. Il est ainsi courant d'insérer entre la pièce Y et la ligne de prélèvement un filtre bactériologique. Un tel filtre dont l'élément central est un papier micro-perforé retient en effet 99.999% des agents infectieux. Toutefois, ces filtres ont une efficacité limitée dans le temps, par exemple d'environ 24 heures. Il est dès lors nécessaire de les remplacer périodiquement lorsque les besoins de prélever une portion de gaz à des fins d'analyse couvrent une longue période de temps, par exemple dans le cas d'un monitorage du dioxyde de carbone (CO2) expiré par le patient en réanimation ou du monoxyde de carbone (NO) dans le cadre d'une thérapie par inhalation. Dans ce cas, les filtres constituent des éléments consommables générant des déchets devant être traités et engendrant des coûts de remplacement, de traitement, de logistique, de stockage. Il n'existe pas à ce jour de filtre bactériologique pouvant résister à de multiples cycles de nettoyage mettant en oeuvre notamment des étapes de stérilisation dans l'alcool, d'autoclave à 134°C pendant plusieurs minutes. De là, le problème qui se pose est de pouvoir disposer d'un filtre bactériologique réutilisable, c'est-à-dire qui ne doive pas être remplacé à chaque patient, et présentant une résistance suffisante aux cycles de nettoyage, ainsi que d'une installation de ventilation équipée d'un tel filtre, en particulier une installation d'anesthésie ventilatoire. La solution est alors un filtre bactériologique comprenant : - un corps de filtre comprenant un logement interne, - un orifice d'entrée et un orifice de sortie aménagés dans le corps de filtre de manière à permettre une introduction d'un gaz dans le logement interne via l'orifice d'entrée et une sortie du gaz dudit logement interne via l'orifice de sortie, et - un élément de filtration agencé dans le logement interne, les orifices d'entrée et de sortie étant situés de part et d'autre dudit élément de filtration, caractérisé en ce que l'élément de filtration comprend une membrane poreuse en céramique ayant une épaisseur inférieure ou égale à 200 1.tm et comprenant des pores dont le diamètre est inférieur ou égal à 100 nm. Selon le cas, le filtre bactériologique de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes : - l'élément de filtration comprend une membrane poreuse ayant une épaisseur comprise entre 10 et 2001.1.m. - l'élément de filtration comprend une membrane poreuse ayant une épaisseur inférieure ou égale à 150 lam, de préférence de l'ordre de 1001.1.m. - l'élément de filtration comprend une membrane poreuse dont la taille des pores est inférieure ou égale à 70 nm. - les pores de la membrane poreuse de l'élément de filtration occupent une surface inférieure à 40% de la surface exposée au passage du gaz de ladite membrane, de préférence inférieure à 20% de la surface de ladite membrane. - le corps de filtre est formé de deux demi-coques aptes à et conçues pour s'assembler l'une à l'autre. - le corps de filtre est formé de deux demi-coques en plastique, de préférence les 20 deux demi-coques sont en ou comprennent du polyphénylsulfone. - les orifices d'entrée et de sortie sont portées par des embouts d'entrée et de sortie. - les deux demi-coques enserrent en la contraignant la membrane de l'élément de filtration. 25 - la membrane poreuse de l'élément de filtration est en céramique hydrophobe. La présente invention concerne en outre une installation de ventilation d'un patient comprenant un ventilateur relié fluidiquement à un circuit patient, un dispositif d'analyse de gaz relié fluidiquement au circuit patient par l'intermédiaire d'une ligne de prélèvement de gaz, et un filtre agencé entre le circuit patient et la ligne de prélèvement 30 de gaz, caractérisée en ce que le filtre est un filtre bactériologique selon l'invention, c'est- à-dire tel que décrit ci-dessus.
Selon le cas, l'installation de ventilation de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes : - le ventilateur est un ventilateur d'anesthésie. - le circuit patient comprend une pièce en Y au niveau de laquelle vient se raccorder le filtre. - le filtre bactériologique est raccordé au circuit patient et à la ligne de prélèvement de gaz par l'intermédiaire d'embouts d'entrée et de sortie portés par le corps de filtre. L'invention va maintenant être mieux comprise grâce à la description suivante faite en références aux Figures annexées parmi lesquelles : - la FIG. 1 illustre un mode de réalisation d'une installation d'anesthésie sans filtre selon l'art antérieur, - la FIG. 2 illustre un mode de réalisation d'une installation d'anesthésie avec filtre selon la présente invention, et - la FIG. 3 schématise un mode de réalisation d'un filtre bactériologique selon l'invention équipant l'installation d'anesthésie de la FIG. 2. La Figure 1 schématise un appareil ou installation d'anesthésie 3 intégrant un banc gaz 4, c'est-à-dire un analyseur de gaz, selon l'art antérieur. Comme on le voit, une ligne de prélèvement 41 relie directement le banc gaz 4 à la pièce 21 en Y du circuit patient 2 qui comporte ici deux branches, à savoir une branche inspiratoire et une branche expiratoire. La branche inspiratoire 2a sert à acheminer le gaz riche en oxygène issu de l'appareil d'anesthésie 2 jusqu'aux voies aériennes du patient 1, alors que la branche expiratoire 2b sert à récupérer les gaz expirés par le patient 1 qui sont riches en CO2.
Le banc gaz 4 prélève, via la ligne de prélèvement 41, un débit continu de gaz, par exemple de l'ordre de 50 ml/min, afin d'en effectuer une analyse des teneurs en l'un ou plusieurs composés qui s'y trouvent, par exemple une mesure des concentrations du gaz en 02, CO2. Le gaz à analyser n'est donc pas filtré avant son envoi au banc gaz 4.
La Figure 2 est analogue à la Figure 1, à l'exception du fait que, conformément à la présente invention, un filtre bactériologique 42 réutilisable a été inséré sur le trajet du gaz devant être analysé, c'est-à-dire interposé entre la pièce 21 en Y du circuit patient 2 et la ligne de prélèvement 41. Un mode de réalisation d'un tel filtre bactériologique 42 est détaillé en Figure 3. Plus précisément, le filtre 42 selon l'invention comprend un corps de filtre 30 creux formé de deux demi-coques 42a et 42b venant s'assembler l'une à l'autre, par exemple s'emboiter ou se visser l'une à l'autre, en formant ainsi un logement ou volume interne 35. Les éléments filtrants du filtre 42, c'est-à-dire l'élément de filtration central 42c du filtre 42, sont agencés dans le logement interne 35 délimité par la paroi des deux demi-coques 42a et 42b. Les deux demi-coques 42a et 42b comprennent en outre un orifice d'entrée 33 et un orifice de sortie 34 de gaz portés respectivement par des embouts d'entrée 31 et de sortie 32, permettant de réaliser un raccordement fluidique et une fixation par emmanchement de la pièce 21 en Y et de la ligne de prélèvement 41 de manière à permettre une traversée du filtre 42 par le gaz à analyser. En d'autres termes, le gaz à analyser entre dans le filtre 42 par l'orifice d'entrée 33, via l'embout d'entrée 31, et en ressort par l'orifice de sortie 34, via l'embout de sortie 32. La forme des demi-coques 42a et 42b importe peu bien qu'on préfère leur donner une forme périphérique (i.e. une section) circulaire. Toutefois, le filtre 42 peut revêtir une autre forme, par exemple être de section polygonale, par exemple triangulaire, carrée, pentagonale, hexagonale. Afin de conférer au filtre 42 un aspect réutilisable et favoriser l'assemblage via une technique de collage par ultrasons, un plastique technique de type polyphénylsulfone est utilisé pour constituer le corps de filtre 30, notamment les demi-coques 42a, 42b.
Il apparaît en effet qu'une technique de collage garantit l'étanchéité du filtre 42 de sorte que l'intégralité du débit entrant, via la pièce 21 en Y, dans la première demi-coque 42a ressorte dans la ligne de prélèvement 41, via la deuxième demi-coque 42b. Optionnellement, afin de réaliser une fonction de filtre premier niveau et d'éviter que des substances telles que certains fluides corporels ne viennent remplir l'intérieur du filtre 42, deux éléments de tamis 42a1 et 42b1 peuvent être agencés dans ou en amont des deux demi-coques 42a et 42b. De tels éléments de tamis 42a1 et 42b1 comprennent préférentiellement des orifices dont le diamètre est compris entre 0,1 et 2 mm, par exemple de l'ordre de 0,5 mm. L'élément central 42c du filtre 42 qui opère la filtration des gaz, va maintenant être décrit plus en détail. Les agents bactériens susceptibles d'être présents dans un flux de gaz expiré par un patient 1 ont généralement une taille oscillant entre 200 et 3000 nm. De là, on utilise en tant qu'élément central 42c du filtre 42, une membrane poreuse dont les pores n'excédent pas 200 nm de diamètre de sorte de former ainsi une barrière efficace apte à éviter que la ligne de prélèvement 41 ne soit contaminée par des agents bactériens. A cette fin, on utilise une membrane 42c en céramique d'épaisseur comprise entre 10 et 200 lam, par exemple de l'ordre de 1001.tm, traversée par des pores dont le diamètre est compris entre 25 et 100 nm, par exemple de l'ordre de 70 nm. Une telle membrane est disponible auprès de la société Synkera Technologies. Celle-ci permet d'empêcher tout passage d'agent contaminants et par ailleurs résiste aux cycles de nettoyage. Afin d'éviter que tout agent contaminant ne puisse se soustraire à la membrane 42c, lors de son transit dans le filtre 42, on veille à ce que les deux demi-coques 42a, 42b enserrent en la contraignant la membrane 42c, lors du processus de fabrication du filtre 42.
Afin de limiter la résistance à l'écoulement d'un fluide, générée par la membrane plusieurs filtres pourront être proposés selon les débits de prélèvement considérés, sans remettre en cause le principe même de cette présente invention. A titre d'exemple, une ligne de prélèvement 41 acheminant un gaz sous un débit de 5 ml/min peut comprendre une membrane 42c de 10 mm de diamètre. Des débits plus importants, par exemple de 50 ml/min, pourront éventuellement mettre en oeuvre une surface plus importante, par exemple une membrane de 40 mm de diamètre. Dans tous les cas, la membrane poreuse formant l'élément de filtration 42c du filtre 42 comprend une multitude de pores dont la taille préférentiellement n'excède pas 70 nm, la rendant ainsi imperméable à tout agent bactérien et protégeant alors la ligne 41 et le banc gaz 4 de toute contamination bactérienne.
Préférentiellement, on utilise une membrane poreuse 42c en céramique, ce qui la rend très résistante et donc apte a supporter de multiples cycles de désinfection/stérilisation, notamment des passages à l'autoclave à 134°C pendant plusieurs minutes à chaque fois.
Le filtre bactériologique selon l'invention est particulièrement bien adapté à une utilisation dans le domaine médical, en particulier en relation avec un circuit patient d'un ventilateur médical, tel qu'un ventilateur d'anesthésie, étant donné qu'il permet de retenir efficacement les microorganismes susceptibles d'être présents dans le flux gazeux circulant dans ledit circuit patient et qui peuvent en être extraits, par exemple à des fins d'analyse, via une ligne de prélèvement reliée audit circuit patient et sur laquelle est agencée ledit filtre bactériologique.

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS1. Filtre bactériologique (42) comprenant : - un corps (30) de filtre comprenant un logement interne (35), - un orifice d'entrée (33) et un orifice de sortie (34) aménagés dans le corps de filtre (30) de manière à permettre une introduction d'un gaz dans le logement interne (35) via l'orifice d'entrée (33) et une sortie du gaz dudit logement interne (35) via l'orifice de sortie (34), et - un élément de filtration (42c) agencé dans le logement interne (35), les orifices d'entrée (33) et de sortie (34) étant situés de part et d'autre dudit élément de filtration (42c), caractérisé en ce que l'élément de filtration (42c) comprend une membrane poreuse en céramique ayant une épaisseur inférieure ou égale à 200 1.tm et comprenant des pores dont le diamètre est inférieur ou égal à 100 nm.
  2. 2. Filtre selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'élément de filtration (42c) comprend une membrane poreuse ayant une épaisseur comprise entre 10 et 200 1.1.m.
  3. 3. Filtre selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de filtration (42c) comprend une membrane poreuse ayant une épaisseur inférieure ou égale à 150 lam, de préférence de l'ordre de 1001.1.m.
  4. 4. Filtre selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de filtration (42c) comprend une membrane poreuse dont la taille des pores est inférieure ou égale à 70 nm.
  5. 5. Filtre selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pores de la membrane poreuse de l'élément de filtration (42c) occupent une surface 30 inférieure à 40% de la surface exposée au passage du gaz de ladite membrane, de préférence inférieure à 20% de la surface de ladite membrane.
  6. 6. Filtre selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps de filtre (30) est formé de deux demi-coques (42a, 42b) aptes à et conçues pour s'assembler l'une à l'autre.
  7. 7. Filtre selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps de filtre (30) est formé de deux demi-coques (42a, 42b) en plastique, de préférence en polyphénylsulfone.
  8. 8. Filtre selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les orifices d'entrée (33) et de sortie (34) sont portées par des embouts d'entrée (31) et de sortie (32).
  9. 9. Filtre selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux demi-coques (42a, 42b) enserrent en la contraignant la membrane de l'élément de filtration (42c).
  10. 10. Filtre selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la membrane poreuse de l'élément de filtration (42c) est en céramique hydrophobe. 20
  11. 11. Installation de ventilation d'un patient comprenant un ventilateur (3) relié fluidiquement à un circuit patient (2), un dispositif d'analyse de gaz (4) relié fluidiquement au circuit patient (2) par l'intermédiaire d'une ligne de prélèvement de gaz (41), et un filtre (42) agencé entre le circuit patient (2) et la ligne de prélèvement de gaz 25 (41), caractérisée en ce que le filtre est un filtre bactériologique (42) selon l'une des revendications précédentes.
  12. 12. Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que le ventilateur est un ventilateur d'anesthésie.
  13. 13. Installation selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisée en ce que le circuit patient (2) comprend une pièce en Y (21) au niveau de laquelle vient se raccorder le filtre (42).
  14. 14. Installation selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisée en ce que le filtre bactériologique (42) est raccordé au circuit patient (2) et à la ligne de prélèvement de gaz (41) par l'intermédiaire d'embouts d'entrée (31) et de sortie (32) portés par le corps de filtre (30).10
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