FR3139723A1

FR3139723A1 - Sas de décontamination

Info

Publication number: FR3139723A1
Application number: FR2209572A
Authority: FR
Inventors: Sébastien ALLIX; Benjamin GURCEL; Philippe Guillot; Thomas MAHO; MUJA Christina
Original assignee: Institut National Univ Jean Francois Champollion; Institut National Universitaire Jean-Francois Champollion; Labscience; Lab'science
Current assignee: Institut National Univ Jean Francois Champollion; Institut National Universitaire Jean-Francois Champollion; Labscience; Lab'science
Priority date: 2022-09-21
Filing date: 2022-09-21
Publication date: 2024-03-22

Abstract

L’invention présente un sas de décontamination constitué par une enceinte munie d’une porte de chargement étanche et d’une porte de déchargement étanche et d’un moyen de décontamination des objets déposés dans ladite enceinte, caractérisé en ce que ledit moyen de décontamination comprend un générateur d’ozone ainsi : qu’un circuit de traitement de l’ozone comprenant au moins une buse d’aspiration communiquant avec ladite enceinte, une pompe de circulation, un catalyseur d’ozone, un filtre à air présentant un niveau de filtration compris entre G4 et F9 disposé en aval dudit catalyseur d’ozone, et au moins une buse de réinjection de l’air traité dans ladite enceinte, qu’un capteur d'ozone plongeant dans ladite enceinte, ainsi qu’un automate commandant le générateur d’ozone en fonction de la concentration d’ozone mesurée par ledit capteur d’ozone. Figure de l’abrégé : Figure 2

Description

Sas de décontamination

Domaine de l’invention

La présente invention concerne le domaine des sas de transfert avec système de bio-décontamination, parfois appelés « passe-plats » ou « passbox ».

Un sas constitue une barrière entre une zone 1 généralement une circulation et une zone 2 vers laquelle il faut parfois transférer un équipement ou un produit, sans contaminer les zones entre-elles. Cette barrière est physique et peut aussi être aéraulique.

Le sas est constitué d’une enveloppe étanche composée de cloisons, avec généralement deux portes. Par un jeu de gradient de pression atmosphérique, le sas évite toutes contaminations des zones à protéger. Il peut être équipé de moyens de décontamination (ozone ou autre).

Etat de la technique

On connaît dans l’état de la technique la demande de brevet DE10203234A1 décrivant un procédé de décontamination d'une boîte à flux, dans lequel de l'ozone est généré par un générateur d'ozone à l'extérieur de la boîte à flux, puis amené dans la boîte à flux. Une lampe UV est mentionnée comme un type possible de générateur d'ozone.

La demande de brevet EP1721684 concerne l'utilisation d'une lampe à vapeur de mercure (pas seulement une lampe à vapeur de mercure à haute pression) dans un procédé de stérilisation de l'intérieur d'un appareil. Il s'avère qu'en cyclant en permanence l'air de l'espace de travail sous l'effet du rayonnement UV induit par l'ozone émanant de la lampe à vapeur de mercure, la concentration d'ozone peut être augmentée jusqu'à des valeurs seuils biocides. En outre, ce document propose une lampe à vapeur de mercure ou un dispositif avec une lampe à vapeur de mercure dans lequel un tube de gainage transmettant la lumière de la lampe à vapeur de mercure faite de quartz avec des nanoparticules incorporées, qui filtrent le rayonnement de l'ozone entre 180 nm et 230 nm et laissent passer le rayonnement de décomposition de l'ozone entre 230 nm et 280 nm.

On connaît aussi la demande de brevet EP3347127 décrivant des portes alpha pour équiper une chambre de transfert. Dans une mise en œuvre décrite, l'ensemble comprend une configuration intermédiaire dans laquelle les orifices sont reliés de manière étanche aux portes espacées et formant une chambre entre elles, ladite chambre comportant des moyens pour introduire des moyens stériles pour la décontamination des surfaces extérieures des portes et/ou de leurs joints.

Inconvénients de l’art antérieur

Les solutions de l’art antérieur ne sont pas adaptées au transfert d’un produit ou d’un équipement entre une zone « 1 » et une zone « 2 » et vice et versa, de manière sécurisée, rapide, facile, et garantissant une décontamination du produit ou de l’équipement quelle que soit sa configuration.

Le peroxyde d’hydrogène est fréquemment utilisé pour décontaminer les surfaces. C’est un liquide, présentant une taille moléculaire plus importante qu’un gaz, qui pénètre plus difficilement dans les interstices d’un produit à décontaminer. De plus, sa production sous forme de micro-condensation nécessite des équipements complexes (compresseur d’air, buse Venturi…).

Solution apportée par l’invention

Afin de remédier à ces inconvénients, la présente invention concerne selon son acception la plus générale un sas de décontamination constitué par une enceinte munie d’une porte de chargement étanche et d’une porte de déchargement étanche et d’un moyen de décontamination des objets déposés dans ladite enceinte, caractérisé en ce que ledit moyen de décontamination comprend un générateur d’ozone ainsi :

qu’un circuit de traitement de l’ozone comprenant au moins une buse d’aspiration communiquant avec ladite enceinte, une pompe de circulation, un catalyseur d’ozone, un filtre à air présentant un niveau de filtration compris entre G4 et F9 (de préférence de classe M5) et au moins une buse de réinjection de l’air traité dans ladite enceinte,
un capteur d'ozone plongeant dans ladite enceinte, ainsi qu’un automate commandant le générateur d’ozone en fonction de la concentration d’ozone mesurée par ledit capteur d’ozone.

Selon une première variante, ledit générateur d’ozone est constitué par un système basé sur l’effet corona.

Selon une deuxième variante, ledit générateur d’ozone est constitué par au moins une lampe au Xénon disposée dans ladite enceinte.

Selon une troisième variante, ledit générateur d’ozone est constitué par un système basé sur une décharge dans un gaz émettant un rayonnement compris entre 100 nm et 200 nm disposé dans ladite enceinte.
De préférence, lesdites portes sont asservies entre-elles de telle sorte que l’ouverture de l’une empêche l’ouverture de l’autre et en ce que ledit automate empêche l’ouverture desdites portes lorsque la concentration d'ozone mesurée par ledit capteur d’ozone est supérieur à une valeur seuil.

Avantageusement, lesdites portes sont du type à joint gonflable.

Avantageusement le sas de décontamination comporte en outre une sonde d’hygrométrie plongée dans l’enceinte, et un nébuliseur débouchant dans ladite enceinte.

Description détaillée d’un exemple non limitatif de réalisation

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, concernant un exemple non limitatif de réalisation illustré par les dessins annexés où :

la représente une vue en perspective d’un sas de décontamination selon l’invention.

la représente une vue schématique d’un sas de décontamination selon l’invention.

la représente une vue schématique du circuit aéraulique en mode de production d’ozone.

la représente une vue schématique du circuit aéraulique en mode de catalyse d’ozone.

la représente le Graphe Fonctionnel de Commande des Étapes et Transitions (Grafcet) de l’automate commandant le sas de transfert.

Principe général de l’invention

L’invention concerne un sas de transfert décontaminant, aussi appelé « passe-plat » ou « pass box ». Elle est destinée au transfert de matériels ou de produits entre deux zones de niveaux de propreté, de classes particulaires ou de confinements biologiques différents. Le sas selon l’invention comporte une enceinte à l’intérieur de laquelle la décontamination biologique de la surface des matériels à l'intérieur du sas intervient par l'action d'un gaz biocide : l'ozone (O₃). L'ozone est composé de trois atomes d'oxygène. Il peut être produit lorsque l'énergie est suffisante pour casser une molécule stable de dioxygène (O₂) en deux atomes d'oxygène instables (O-). Ces atomes d'oxygène seuls recherchent des molécules d'O₂stables et se combinent pour former l'ozone (O₃). L'ozone est un gaz bleu pâle (à température ambiante) d'odeur âpre. La molécule d'ozone est instable et tend à se recasser. C'est pourquoi l'ozone ne peut être stocké et doit être généré in-situ.

L'ozone est connu pour ces qualités biocides. Il est un oxydant extrêmement puissant comme le montre la comparaison avec des produits chimiques comme le chlore (x1.5) et le peroxyde d’hydrogène (x1.15). C’est ce principe d’oxydation qui est recherché et utilisé pour la destruction des virus, des moisissures, des bactéries et des spores : virucide, fongicide, bactéricide et sporicide. Des études bibliographiques montrent qu’un minimum de 2 ppm d’ozone pendant quelques minutes détruisent les virus nus ou enveloppés, par exemple les coronavirus.

L’invention concerne l’utilisation de l'ozone comme agent biocide.

Les surfaces des matériels à l'intérieur du sas entrent en contact avec l'ozone qui tue les micro-organismes présents à leur surface. Le temps de contact est réglé en fonction de l'efficacité biocide recherchée (en Log décimal).

Après un temps de contact souhaité, l'ozone à l'intérieur du sas est détruit au moyen d'un catalyseur à réaction de type exotherme. L’oxyde de magnésium, l'iodure de potassium à 2% ou le charbon actif peuvent être utilisés. L'air à l'intérieur du sas est aspiré à travers une pompe pour passer à travers le catalyseur avant d'être rejeté dans le sas. La catalyse de l'ozone se fait en circuit fermé à l'intérieur de l’enceinte.

Exemple de réalisation d’un sas de transfert selon l’invention

Les figures 1 et 2 représentent un exemple non limitatif de réalisation d’un sas de transfert selon l’invention. Il comporte au moins une structure rigide étanche de 4 ou 5 faces pleines en double enveloppe (10) définissant un volume intérieur formant l’enceinte (1) de transfert.

L’accès à cette enceinte (1) se fait par une porte vitrée (11) de chargement et, sur la face opposée, par une porte vitrée de déchargement. L'étanchéité de chaque porte est assurée de manière connue par des joints gonflables.

Dans la variante illustrée par la , la génération d’ozone est réalisée par des rampes de lampes à décharge au xénon à arc court (20) avec enveloppe en quartz fondu laissant passer les rayonnement UV émis. Le rayonnement UV interagit avec les molécules de dioxygène entourant la lampe, provoquant leur dissociation. Certaines particules se recombinent alors en ozone O₃.

Alternativement, la génération d’ozone est obtenue par un système de corona ou bien par un système basé sur une décharge dans un gaz émettant un rayonnement compris entre 100 nm et 200 nm, installé à l'intérieur du sas.

Cycle de fonctionnement

Au départ, on ouvre la porte de chargement (11) qui se trouve du côté de la zone « 1 ». Cette ouverture commande le verrouillage de la porte de déchargement qui se trouve du côté de la zone « 2 ». On introduit dans l’enceinte le produit ou l’équipement à transférer de la zone « 1 » vers la zone « 2 » et on referme la porte de chargement (11).

L’opérateur commande le démarrage du cycle de décontamination, qui débute par le verrouillage des deux portes et le gonflement des joints d’étanchéité entourant chacune des portes. Le taux d’humidité dans l’enceinte de traitement est mesuré. Si ce taux est supérieur à 90%, l’automate (30) active le générateur d’ozone (20), quelle que soit la technologie installée. Si le taux d’humidité est inférieur à 90%, l’automate active un nébuliseur d’eau jusqu’à obtenir un taux d’humidité de 90% avant de déclencher la production d’ozone. Alternativement l’automate active le générateur d’ozone et le nébuliseur d’eau simultanément au début du cycle de décontamination. Au cours du cycle, le taux d’humidité dans l’enceinte est maintenu entre 90 et 95%. La teneur de l’ozone est périodiquement acquise par le capteur d’ozone (32) et traitée par le circuit électronique (33) et par l’automate (31). Le mode de génération d’ozone illustré par la est maintenu jusqu’à ce que la production d’ozone atteigne un seuil d’environ 30 ppm.min^-1. Le mode de décontamination peut ensuite être maintenu par une temporisation, ou interrompu pendant une durée prédéterminée, avant que l’automate (30) ne commande le passage en mode de catalyse illustré par la . Dans ce mode, la génération d’ozone est interrompue et l’automate (30) commande le fonctionnement de la pompe de circulation (43) pour faire passer une partie de l’air contenu dans l’enceinte (1) dans le catalyseur d’ozone (41) et dans le filtre (42). Le catalyseur d’ozone CARULITE ® est utilisé pour détruire efficacement l'ozone présent dans différents effluents gazeux en convertissant l'ozone toxique en dioxygène. Il s’agit d’un mélange de dioxyde de manganèse et d’oxyde de cuivre.

Lorsque l’exposition à l’ozone du produit ou de l’équipement disposé dans l’enceinte a atteint la durée requise pour assurer la décontamination, l’automate (30) commande, par l’intermédiaire du circuit d’alimentation (31) du système générant l’ozone (20) (par exemple celui des lampes au Xénon), l’arrêt de la production d’ozone et l’activation d’un circuit de catalyse de l’ozone résiduel dans l’enceinte pour ramener la concentration à un niveau acceptable avant d’ouvrir la porte de décharge. En effet, l’ozone est nocif pour la santé et l’environnement. Il est donc nécessaire de détruire l’ozone accumulé dans l’enceinte pendant la phase de décontamination avant d’ouvrir l’enceinte sur l’air extérieur. Lorsque la concentration d’ozone dans l’enceinte (1) devient inférieure à 0,1 ppm, l’automate (30) arrête la circulation d’air et libère l’ouverture de la porte de déchargement, ce qui provoque automatiquement le verrouillage de la porte de chargement (11). Enfin, on referme la porte de déchargement et le cycle prend fin, les deux portes étant fermées et déverrouillées.

L’exemple susvisé concerne l’alimentation depuis la zone « 1 », mais bien entendu, il est possible de procéder à un transfert depuis la zone « 2 » vers la zone « 1 ».

Ce système de catalyse est constitué par une ou plusieurs buses (40) pénétrant de manière étanche dans l’enceinte (1) pour prélever l’air contenu dans l’enceinte (1) et lui faire traverser un catalyseur d’ozone (41) qui transforme l’ozone en dioxygène et un filtre présentant un niveau de filtration compris entre G4 et F9 et de préférence de classe M5 (42) qui réduit la teneur des particules micrométriques dans l’air traité par le catalyseur (41). L’air traité est ensuite réinjecté dans l’enceinte (1) par une ou plusieurs buses (44) situées à l’opposé de la ou des buses d’aspiration (40). Ce filtre capte les particules relarguées par le catalyseur (41). Ce dernier (42) est placé directement à la sortie du catalyseur d’ozone (41), et non pas à proximité de la buse de réinjection.

Le catalyseur est disposé à l’extérieur de l’enceinte.

Une pompe de circulation (43) assure la circulation aéraulique dans le système de catalyse.

Un capteur d’ozone (32) pénétrant dans l’enceinte (1) fournit un signal électrique représentatif de la concentration d’ozone dans l’enceinte. Ce signal est traité par un circuit électronique (33) pour fournir à l’automate (31) le taux de concentration en ozone.

L’automate (31) pilote la gestion automatisée du sas et en particulier l'asservissement des portes qui sont par ailleurs asservies entre-elles. Elles peuvent s'ouvrir uniquement si la concentration à l'intérieur de l’enceinte (1) est inférieure à 0,1 ppm d'O₃.

Variante de réalisation : génération par effet Corona ou par un système de décharge dans un gaz

L'ozone est produit directement à l'intérieur du sas par transformation du dioxygène de l'air en ozone par l'intermédiaire d'un champ électrique entre 2 électrodes (figures 3 et 4) ou bien par un système basé sur une décharge dans un gaz émettant un rayonnement compris entre 100 nm et 200 nm qui transforme le dioxygène de l'air en ozone (figures 3 et 4).

Variante de réalisation : gestion de l’hygrométrie

Afin d’améliorer l’activité biocide de l’ozone, l’invention peut prévoir en outre un système de contrôle de l’hygrométrie de l’enceinte (10), comprenant une sonde d’hygrométrie plongée dans l’enceinte (10), et un nébuliseur produisant de la vapeur d’eau en fines gouttelettes à partir d’un réservoir d’eau. Un automate contrôle ce nébuliseur pour assurer une hygrométrie pendant toute la phase d’action de l’ozone à un taux compris entre 90% et 95% d’humidité.

Séquences d’évolution commandé par l’automate du sas.

Lors de l’ouverture (51) d’une des portes, l’autre porte est automatiquement verrouillée (52) en position de fermeture étanche.

On peut alors procéder au chargement du sas (53) en introduisant le produit ou l’équipement à transférer depuis la zone où se trouve la porte ouverte jusqu’à la zone où se trouve la porte fermée.

Après le chargement, la première porte est fermée de manière étanche (54).

L’automate attend une commande de démarrage (55) du cycle. A réception de cette commande, par exemple par action sur un bouton de commande, l’automate commande (56) la mesure de l’hygrométrie à l’intérieur de l’enceinte.

Si l’hygrométrie mesurée est inférieure à 90%, l’automate commande (57) la nébulisation d’eau dans la chambre.

Si l’hygrométrie mesurée est supérieure à 90%, l’automate commande (58) la production d’ozone avec un flux de 30 ppm par minute. Si l’hygrométrie dépasse 95%, l’automate interrompt la nébulisation.

Alternativement l’automate active le générateur d’ozone et le nébuliseur d’eau simultanément au début du cycle de décontamination. Dans ce cas, les contrôles de l’hygrométrie mesurée et de la production d’ozone se font en parallèle dès le début du cycle.

A la fin du cycle, l’automate commande la catalyse de l’ozone (59) jusqu’à un taux de 0,1 ppm, puis le déverrouillage (60) de la porte du côté de la zone de retrait.

Simultanément, la porte opposée est verrouillée (61). On procède ensuite au déchargement (62) du sas vers le côté du transfert, et on referme (63) la porte.

Claims

Sas de décontamination constitué par une enceinte (10) munie d’une porte de chargement étanche (11) et d’une porte de déchargement étanche et d’un moyen de décontamination des objets déposés dans ladite enceinte (10), caractérisé en ce que ledit moyen de décontamination comprend un générateur d’ozone ainsi :
qu’un circuit de traitement de l’ozone comprenant au moins une buse d’aspiration (40) communiquant avec ladite enceinte (10), une pompe de circulation (43), un catalyseur d’ozone (41), un filtre à air présentant un niveau de filtration compris entre G4 et F9 (42) disposé en aval dudit catalyseur d’ozone (41), et au moins une buse de réinjection (44) de l’air traité dans ladite enceinte (10),

qu’un capteur d'ozone (32) plongeant dans ladite enceinte (10), ainsi qu’un automate commandant le générateur d’ozone en fonction de la concentration d’ozone mesurée par ledit capteur d’ozone (32).
Sas de décontamination selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit générateur d’ozone est constitué par un système de corona.
Sas de décontamination selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit générateur d’ozone est constitué par un système basé sur une décharge dans un gaz émettant un rayonnement compris entre 100 nm et 200 nm.
Sas de décontamination selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit générateur d’ozone est constitué par au moins une lampe au Xénon disposée dans ladite enceinte (10).
Sas de décontamination selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdites portes (10, 11) sont asservies entre-elles de telle sorte que l’ouverture de l’une empêche l’ouverture de l’autre et en ce que ledit automate empêche l’ouverture desdites portes lorsque la concentration d'ozone mesurée par ledit capteur d’ozone est supérieure à une valeur seuil.
Sas de décontamination selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdites portes (10,11) sont du type à joint gonflable.
Sas de décontamination selon la revendication 1 caractérisé en ce qu’il comporte en outre une sonde d’hygrométrie plongée dans l’enceinte (10), et un nébuliseur débouchant dans ladite enceinte.