FR3008319A3

FR3008319A3 - Humidificateur pour appareil d'assistance respiratoire

Info

Publication number: FR3008319A3
Application number: FR1356717A
Authority: FR
Inventors: Romain Davoine; Hadrien Guiducci
Original assignee: Air Liquide Medical Systems SA
Current assignee: Air Liquide Medical Systems SA
Priority date: 2013-07-09
Filing date: 2013-07-09
Publication date: 2015-01-16

Abstract

L'invention porte sur un humidificateur (10) de gaz comprenant un boîtier (1) comprenant un compartiment interne (2) et au moins un élément chauffant (5) agencé dans ledit compartiment interne (2), et une cuve (3) apte à contenir un liquide (8), agencée de façon amovible dans ledit compartiment interne (2), ladite cuve (3) comprenant un élément conducteur de chaleur (4) ayant une première surface (7a) du côté de l'élément chauffant (5) du compartiment interne (2). Au moins un élément déformable (6) en matériau élastomère est agencé entre la première surface (7 a) de l'élément conducteur de chaleur (4) et l'élément chauffant (5) pour assurer un transfert de calories entre l'élément chauffant (5) et la première surface (7a) de l'élément conducteur de chaleur (4). L'invention concerne également une installation (14) d'administration de gaz respiratoire à un patient qui comprend un appareil d'assistance respiratoire apte à délivrer un gaz respiratoire, en particulier de l'air, un premier conduit de gaz reliant fluidiquement ledit appareil d'assistance respiratoire à un humidificateur (10) selon l'invention, et un second conduit de gaz reliant fluidiquement l'humidificateur (10) selon l'invention à un masque respiratoire.

Description

L'invention concerne un humidificateur de gaz pour ventilateur ou appareil d'assistance respiratoire.

Il est courant d'utiliser un humidificateur pour humidifier un gaz respiratoire, typiquement de l'air, administré aux voies aériennes supérieures d'un patient au moyen d'un ventilateur ou appareil d'assistance respiratoire délivrant ledit gaz respiratoire et d'un masque respiratoire. Un humidificateur comprend typiquement un boitier externe comprenant un compartiment ou volume interne dans lequel vient se positionner une cuve ou réservoir amovible contenant de l'eau. Le fond de la cuve est muni d'une plaque métallique venant en contact mécanique avec une plaque-échangeur chauffante agencée dans le compartiment ou volume interne de sorte que les calories émises par la plaque-échangeur chauffante passent successivement de la plaque métallique à l'eau.

En contrôlant la température de la plaque-échangeur chauffante, on peut contrôler la température de l'eau, donc la quantité d'eau qui est vaporisée et apportée au gaz respiratoire. Par exemple, on peut citer le document US-A-2012/0097163 qui enseigne un humidificateur pour appareil d'assistance ventilatoire. Dans les humidificateurs connus, la plaque-échangeur chauffante vient se plaquer contre la plaque métallique du réservoir d'eau, c'est-à-dire au fond de la cuve comprenant la plaque métallique en contact avec l'eau à chauffer, de manière à permettre un transfert de calories successivement de la plaque-échangeur chauffante vers la plaque métallique de la cuve, puis vers l'eau contenue dans ladite cuve. Ce plaquage des deux plaques, l'une contre l'autre, est obtenu : - soit en suspendant la plaque-échangeur chauffante via un (ou des) ressort ou joint souple périphérique, - soit par mise en contact direct de la plaque-échangeur chauffante avec la plaque métallique, c'est-à-dire sans suspension, lors de la fermeture de l'appareil. Cependant, il a été constaté en pratique qu'il peut se former des lames d'air entre les deux plaques si elles ne sont pas parfaitement planes, lesquelles lames d'air constituent des « barrières thermiques » qui freinent l'échange de calories entre les plaques, et qui nuisent donc à un chauffage correct de l'eau. En outre, les contacts étant de type métal/métal, ils entrainent inévitablement des rayures des plaques au fil du temps, un vieillissement accéléré des composants de l'humidificateur et une baisse de la qualité perçue par l'utilisateur. Le problème qui se pose est dès lors d'améliorer les échanges thermiques au sein d'un humidificateur pour ventilateur médical et donc la chauffe de l'eau de la cuve de l'humidificateur en diminuant les pertes thermiques, en améliorant le contact entre l'élément chauffant, c'est-à-dire la plaque échangeur thermique équipée d'une source de chaleur, et l'élément à chauffer, c'est-à-dire la plaque métallique montée sur le réservoir amovible rempli d'eau à chauffer, de manière à assurer une humidification efficace du gaz traversant l'humidificateur tout en protégeant ces éléments des rayures lors de son utilisation et en améliorant ainsi la qualité perçue. La solution de l'invention est un humidificateur de gaz comprenant : - un boitier comprenant un compartiment interne et au moins un élément chauffant agencé dans ledit compartiment interne, et - une cuve apte à contenir un liquide, agencée de façon amovible dans ledit compartiment interne, ladite cuve comprenant un élément conducteur de chaleur ayant une première surface du côté de l'élément chauffant du compartiment interne, caractérisé en ce qu'au moins un élément deformable en matériau élastomère est agencé entre la première surface de l'élément conducteur de chaleur et l'élément chauffant pour assurer un transfert de calories entre l'élément chauffant et la première surface de l'élément conducteur de chaleur.

Selon le cas, l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes : - l'élément deformable en matériau élastomère est en contact mécanique avec la première surface de l'élément conducteur de chaleur et l'élément chauffant. - l'élément deformable en matériau élastomère réalisé en silicone ou en thermoplastique élastomère. - l'élément deformable en matériau élastomère forme au moins une couche disposée sur au moins une partie de la première surface de l'élément conducteur de chaleur ou de la surface externe de l'élément chauffant. - de préférence, la couche forme une membrane. - l'élément deformable en matériau élastomère forme au moins une couche ayant une épaisseur de quelques dixièmes à quelques millimètres, typiquement de 0,1 à 2 mm. - l'élément deformable est collé, surmoulé ou formé d'une pièce rapportée plaquée sur l'élément chauffant. - l'élément conducteur de chaleur est une plaque conductrice de chaleur, en particulier une plaque métallique, par exemple un alliage d'aluminium. - l'élément chauffant est une plaque-échangeur chauffante, en particulier une plaque métallique incluant une résistance électrique. - l'élément chauffant est une plaque métallique sur laquelle est assemblée une résistance électrique, par exemple par adhésion. - l'élément chauffant est obtenu par assemblage d'une plaque métallique conductrice de chaleur, par exemple en aluminium ou en alliage d'aluminium, sur laquelle est collée une résistance électrique flexible. - le boitier externe comprend un couvercle fermant le compartiment interne. - le réservoir fait office de couvercle et la sortie est intégrée à la cuve. - le boitier externe comprend une entrée de gaz pour introduire du gaz dans le compartiment interne contenant la cuve, et une sortie de gaz pour extraire du gaz du compartiment interne contenant la cuve. - de préférence les entrées de gaz sont aménagée dans le boitier externe et connecté au ventilateur et à la cuve par des éléments assurant l'étanchéité, la sortie de gaz étant intégrée au boitier ou à la cuve. - l'élément conducteur de chaleur est aménagé dans le fond de la cuve. - la cuve comprend un volume interne apte à recevoir un liquide à évaporer, en particulier de l'eau, compris entre environ 350 à 450 cm3 pour une nuit - des éléments d'étanchéité permettent d'assurer les différentes étanchéités du réservoir, du boitier externe, entre le boitier et le réservoir..., par exemple des joints ou analogues. - l'élément deformable en matériau élastomère forme en une seule et même pièce la surface et l'élément conducteur de chaleur. - l'élément deformable en matériau élastomère est soit surmoulé sur l'élément conducteur de chaleur dans une matière plastique rigide de bonne conductivité thermique, 5 typiquement 1 à 20 W.m/K. L'invention concerne également une installation d'administration de gaz respiratoire à un patient comprend : - un appareil d'assistance respiratoire apte à délivrer un gaz respiratoire, en particulier de l'air, 10 - un premier conduit de gaz reliant fluidiquement ledit appareil d'assistance respiratoire, tel un ventilateur médical, à un humidificateur selon l'invention, et - un second conduit de gaz reliant fluidiquement l'humidificateur selon l'invention à un masque respiratoire, en particulier un masque facial ou nasal. La présente invention va maintenant être décrite plus en détail en références aux 15 Figures annexées parmi lesquelles : - la Figure 1 représente une vue schématique (en coupe) d'un mode de réalisation d'un humidificateur de gaz selon la présente invention, et - la Figure 2 schématise une installation d'assistance respiratoire incluant l'humidificateur de gaz de la Figure 1. 20 La Figure 1 schématise un mode de réalisation d'un humidificateur 10 de gaz selon la présente invention comprenant un boitier 1, par exemple de forme générale cylindrique ou tronconique, comportant un compartiment ou volume interne 2 dimensionné pour recevoir une cuve ou réservoir 3 amovible destinée à contenir un liquide, c'est-à-dire typiquement de l'eau. Lorsque la cuve 3 est disposée dans le compartiment 2, elle y est préférentiellement 25 maintenue par un système de fixation, par exemple un couvercle ou un système de clipsage. Le fond du compartiment 2 interne comprend l'élément chauffant 5, telle une plaque-échangeur chauffante qui comprend une résistance électrique déposé sur un support flexible et alimentée en courant électrique issu du secteur ou d'une ou plusieurs batteries. Par ailleurs, le fond de la cuve 3 comprend un élément conducteur de chaleur 4, de préférence une plaque 30 métallique, par exemple en aluminium ou un alliage d'aluminium.

Cet élément conducteur de chaleur 4 comprend une première surface 7a du côté de l'élément chauffant 5 du compartiment interne 2 et une seconde surface 7b du côté intérieur de la cuve 3 contenant le liquide 8, c'est-à-dire de l'eau à chauffer. De préférence, la première surface 7a et la seconde surface 7b sont planes.

Selon la présente invention, au moins un élément deformable 6 en matériau élastomère, telle du silicone, est agencé entre la première surface 7a de l'élément conducteur de chaleur 4 et l'élément chauffant 5 pour assurer un transfert de calories entre l'élément chauffant 5 et l'élément conducteur de chaleur 4. De préférence, la première surface 7a de l'élément conducteur de chaleur 4 et la surface de l'élément chauffant 5 située en regard de la première surface 7a sont toutes les deux planes et/ou présentent des formes complémentaires. L'élément deformable 6 est réalisé en un matériau élastomère présentant une bonne conductivité thermique, c'est-à-dire qui ne s'oppose pas ou que très peu au passage des calories dégagées par l'élément chauffant 5 vers l'élément conducteur de chaleur 4 situé au fond de la cuve 3 de manière à ce que lesdites calories puissent être ensuite transférées à l'eau 8 de la cuve et permettre ainsi son chauffage et son évaporation. L'élément deformable 6 est par exemple une pièce souple en élastomère, telle une couche ou « feuille » de silicone, venant s'intercaler entre les deux plaques constituant l'élément chauffant 5 et l'élément conducteur de chaleur 4.

Grâce à sa souplesse, l'élément deformable 6 peut absorber les défauts de forme desdites plaques et ainsi éliminer les lames d'air susceptibles de se former entre elles, donc améliorer le contact entre les plaques et le transfert des calories. Il permet aussi de diminuer les rayures. La couche ou « feuille » d'élastomère souple peut être fixée sur l'une ou l'autre des plaques 4, 5 par collage, adhésion, maintien mécanique, surmoulage ou tout autre moyen de fixation. Typiquement, la couche ou « feuille » d'élastomère souple a une épaisseur comprise entre 0,1 mm à 2 mm. Cette pièce souple en élastomère, si elle possède des propriétés de conduction thermique équivalentes à un alliage d'aluminium par exemple, peut remplacer l'une des plaques. Dans ce cas, il est alors possible de réaliser la fonction échangeur thermique ainsi que l'étanchéité entre pièces. L'intérêt est qu'on peut alors injecter des formes complexes augmentant la surface d'échange entre l'eau et l'élément chauffant. La Figure 2 schématise une installation 14 d'assistance respiratoire incluant l'humidificateur 10 de gaz décrit ci-avant. Cette installation 14 permet de procéder à une administration de gaz respiratoire humidifié, notamment d'air humidifié, à un patient 19. Elle comprend un appareil d'assistance respiratoire 15 apte à délivrer un gaz respiratoire, en particulier de l'air, par exemple un ventilateur médical. Celui-ci est relié fluidiquement, via un premier conduit de gaz 16, à un humidificateur selon l'invention, via l'entrée 12 dudit humidificateur 10, lequel est lui-même relié 10 fluidiquement, via un second conduit de gaz 17, à un masque respiratoire 18 porté par un patient 19. Le gaz qui se charge en humidité dans l'humidificateur 10 sort de celui-ci par la sortie 13 à laquelle est raccordé le second conduit 17 de gaz. Les premier et second conduits de gaz 16, 17 sont des passages ou canalisations de gaz flexibles, souples ou rigides. Par ailleurs, le masque respiratoire 18 est un masque nasal ou facial. L'eau est donc chauffée dans la cuve 3 amovible positionnée dans le boitier 1 de l'humidificateur 10, où elle se vaporise et la vapeur d'eau ainsi formée se mélange au flux d'air traversant la cuve 3 de manière à humidifier cet air avant son envoi vers le masque 18 alimentant le patient 19 en gaz respiratoire.

Grâce à l'interposition de la couche ou membrane 6 selon l'invention entre l'élément chauffant 5 et l'élément conducteur de chaleur 4 situé au fond de la cuve 3, on améliore considérablement les transferts de calories entre ces éléments 4, 5 en éliminant toute lame d'air entre ceux-ci. La couche ou membrane 6 deformable est réalisée en un matériau spécialement conçu pour transmettre la chaleur et donc présentant une bonne conductivité thermique, c'est-à-dire au dessus de 1 à 10 W.m/K, par exemple du silicone ou TPE chargé, et permet d'augmenter la surface d'échange de calories lorsqu'elle est prise « en sandwich » entre les éléments 4, 5 en s'écrasant à leur contact. L'interposition de cette couche ou membrane 6 deformable permet également d'éliminer les contacts métal/métal ou métal/plastique susceptibles d'engendrer des rayures et autres détériorations de certains des composants de l'humidificateur 10.

L'humidificateur 10 de l'invention peut être utilisé pour humidifier des gaz respiratoires, en particulier de l'air, utilisés pour traiter des pathologies respiratoires du type BPCO, obstructif, restrictif par exemple.5

Claims

REVENDICATIONS1. Humidificateur (10) de gaz comprenant : - un boitier (1) comprenant un compartiment interne (2) et au moins un élément chauffant (5) agencé dans ledit compartiment interne (2), et - une cuve (3) apte à contenir un liquide (8), agencée de façon amovible dans ledit compartiment interne (2), ladite cuve (3) comprenant un élément conducteur de chaleur (4) ayant une première surface (7a) du côté de l'élément chauffant (5) du compartiment interne (2), caractérisé en ce qu'au moins un élément déformable (6) en matériau élastomère est agencé entre la première surface (7a) de l'élément conducteur de chaleur (4) et l'élément chauffant (5) pour assurer un transfert de calories entre l'élément chauffant (5) et la première surface (7a) de l'élément conducteur de chaleur (4).
2. Humidificateur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'élément déformable en matériau élastomère (6) est en contact mécanique avec la première surface (7a) de l'élément conducteur de chaleur (4) et l'élément chauffant (5).
3. Humidificateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce 20 que l'élément déformable en matériau élastomère (6) comprend du silicone ou un thermoplastique élastomère.
4. Humidificateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément déformable en matériau élastomère (6) forme au moins une couche disposée sur 25 au moins une partie de la première surface (7a) de l'élément conducteur de chaleur (4) ou de la surface externe de l'élément chauffant (5).
5. Humidificateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément déformable en matériau élastomère (6) forme au moins une couche ayant une 30 épaisseur de 0,1 à 2 mm.
6. Humidificateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément conducteur de chaleur (4) est une plaque conductrice de chaleur, en particulier une plaque métallique, par exemple en aluminium ou un alliage d'aluminium.
7. Humidificateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément chauffant (5) est une plaque-échangeur chauffante, en particulier une plaque métallique sur laquelle est assemblée une résistance électrique, par exemple par adhésion.
8. Humidificateur selon l'une des revendications précédentes, caraeérisé en ce 10 que l'élément déformable en matériau élastomère (6) forme en une seule et même pièce la surface (7b) et l'élément conducteur de chaleur (4).
9. Humidificateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément déformable en matériau élastomère (6) est surmoulé sur l'élément conducteur de 15 chaleur (4) dans une matière plastique rigide ayant une conductivité thermique de 1 à 20 W.m/K.
10. Installation (14) d'administration de gaz respiratoire à un patient (19) comprenant : 20 - un appareil d'assistance respiratoire (15) apte à délivrer un gaz respiratoire, en particulier de l'air, - un premier conduit de gaz (16) reliant fluidiquement ledit appareil d'assistance respiratoire (15) à un humidificateur (10) selon l'une des revendications précédentes, et - un second conduit de gaz (17) reliant fluidiquement l'humidificateur (10) selon l'une 25 des revendications précédentes à un masque respiratoire (18).