Brevet FR2101096A1 — publié le 19720331

La présente invention concerne un appareil destiné à créer une barrière d'air aseptique sur une zone de travail ou zone cible, et plus particulièrement un dispositif aux utilisations multiples conçu pour engendrer et maintenir un Unvironnement conditionné autour d'une zone choisie. Ltair ambiant contient des particules en suspension ainsi que des organismes microbiens. L'industrie a depuis longtemps tenté de trouver des moyens susceptibles d'isoler de petits objets et/ou zones de la contamination externe par de tels organismes et par d'autres élémEnts contaminants courants tels que la poussièreXles impuretés et les gaz.De telles zonesXqui peuvent titre par exemple un champ d'opération, un récipient stérile utilisé pour la préparation de solutions parentérales, une plaquette-test portant un tissu de culture, une zone réservée pour le nettoyage et la fabrication de petites pièces de pre- cision, telles que des pièces de montre, des paliers miniatures et analogues, requièrent le maintien d'une atmosphère décontaminée, Des nombreuses tentatives ont été effectuées mais sans succès pour créer une telle atmosphère. Les dispositifs de l'art antérieur, tels que les bancs de travail balayés par un écoulement laminaire et les chambres stériles ne conviennent pas pour les petites applications et en outre,ces ces dispositifs sont onéreux, peu maniables et impraticables pour de si petites zones. La présente invention a essentiellement pour objet un appareil et un procédé destinés à engendrer une barrière aseptique sur une petite zone de travail ou cible. La présente invention a également pour objet de réaliser un dispositif de petite taille, économique)qui se monte rapidement et qui soit capable de fournir une barrière dlair susceptible d'empêcher la contamination extérieure et de chasser les éléments contaminants produits localement0 Conformément à l'invention, I1 appareil pour la production d'une barrière d'air aseptique sur une zone cible est caractérisé en ce qu'il comporte un élément annulaire diffusant réticulé ou foraminé, destiné à entourer ladite zone cible, une chambre à air entourant au moins la paroi radialement externe de l'élément diffusant et conçue pour être alimentée en air sous pression et une lèvre s'étendant radialement vers l'intérieur d'au moins une paroi terminale de l'élément diffusant. Ces objets ainsi que d'autres sont atteints en engendrant un courant d'air décontaminé et en le dirigeant uniformément autour de la surface extérieure d'un diffuseur annulaire qui comporte une lèvre faisant saillie radialement sur le bord supérieur de la paroi interne du diffuseur. Lorsqu'un air très soigneusement filtré traverse uniformément le diffuseur annulaire et sa zone centrale, il se crée un tourbillon ascendant qui chasse la contamination locale et empoche l'aspiration d'éléments contaminants extérieurs. Lorsqu'un objet est placé dans la zone centrale du diffuseur, l'air effluent uniformément ne produit aucune turbulence derrière l'objet qui puisse provoquer une aspiration. L'invention sera à présent décrite en regard des dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 est une vue en perspective d'un appareil selon l'invention, pour la décontamination de l'air d'une cible La figure 2 est une vue en coupe horizontale suivant la ligne 2-2 du dispositif générateuretdecondîtionnement d'air de la figure I La figure 3 est une vue en plan, à plus grande échelle du diffuseur, limitée aux lignes 3-3 de la figure 1 La figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3 La figure 5 est une vue en coupe verticale dtun second mode de réalisation de l'appareil selon l'invention ; et La figure 6 est une vue en plan suivant la ligne 6-6 de la figure 5. Les figures 1 à 4, illustrent un appareil pour la déconta mination de l'air d'une cible selon l'invention. Une soufflerie 10 logée dans un bottier 12 aspire l'air à travers un prEfiltre 14 et le refoule vers un filtre à particules 16 à haute efficacité, connu sous la désignation "filtre HEP". il en résulte un courant d'air aseptique dépourvu de tout corps contaminant. Comme le montre la figure 1, lue courant d'air conditionné quitte la chambre 12 et 'écoule dans des tubes flexibles 20 et 22 via un raccord 18 en forme de Y. bien que les tubes 20 et 22 ne doivent pas nécessairement être flexibles, il a été constaté que la mobilité et la souplesse de ce système- sont améliorées lorsqu'ils sont fabriqués à l'aide d'un matériau flexibles Le raccord 18 est monté sur le couvercle 24 du bottier. L'étanchéité entre le couvercle 24 et le boîtier 12 est assurée grace à un joint 26 positionné le long de la périphérie interne du couvercle 24 qui est appliqué contre le bord du boftier 12. L'air conditionné traverse les flexibles 20 et 22 et gagne une chambre à air 28 à travers des embouchures 30 et 32. La chambre 28 est fabriquée à l'aide d'une membrane transparente et élastique en vinyle, susceptible de se dilater de façon limitée sous l'effet de la pression de l'air, à la manière d'un sac en papier ou analogue qui peut s'enfler sous l'influence de la pression intérieure de 11 air. De façon générale, d'autres membranes flexibles en polymère peuvent etre utilisées0 Les embouchures 30 et 32 de la chambre 28 sont emmanchées à force aux extrémités des flexibles 20 et 22. Des bandages élastiques de renfort 34 (voir figures 3 et 4) sont utilisés pour assurer une meilleure étanchéité entre les extrémités des flexibles et la chambre 28. Un diffuseur annulaire 36 est logé coaxialement à l'intérieur de la chambre 28. Le diffuseur est constitué d'un matériau susceptible de diriger uniformément le flux d'air conditionné arrivant de la chambre, vers la zone centrale, à une vitesse suffisante pour créer un écran d'air sur la zone centrale0 A cet effet, le diffuseur doit, de préférence, permettre l'écoulement d'un courant d'air ayant une vitesse ascendante comprise entre 18 et 36 mètres par minute à partir de la zone centrale, lorsqutun courant d'air sortant de la chambre 28, ayant un débit compris 3 entre 1,4 et 5,7m par minute, heurté sa surface extérieure. Les diffuseurs utilisés sont de préférence, constitués à l'aide de matériaux réticulés. Les mousses réticulées et flexibles, en particulier la mousse réticulée de polyuréthane ayant environ 2 de 7 à 15 pores par cm , constituent un matériau diffusant de grande qualité. Dans le but d'eepecher l'expansion immédiate de l'air pendant qu'il se diffuse dans la zone centrale et d'imprimer une direction à l'air sortant du diffuseur, une lèvre saillante 38 est formée sur le bord supérieur de la paroi interne du diffuseur. On a constaté que les résultats étaient meilleurs lorsque la longueur de la lèvre est au moins égale au 1/16 du diamètre intérieur du diffuseur. En outre, pour empêcher toute aspiration d1air dans la zone centrale pendant ltopération, lai surface de la bague diffusante annulaire doit, de préférence, entre aussi grande que la surface de la base de la zone centrale du diffuseur. Comme le montrent les figures 3 et 4 la chambre en vinyle forme la paroi interne de la lèvre. Une seconde lèvre 38' peut faire saillie radialement à la base du diffuseur. Dans ce cas, c'est la membrane en vinyle qui forme également la paroi interne de cette lèvre. Si une seconde lèvre n'est pas utilisée, la membrane en vinyle est collée au moyen d'une matière adhésive appropriée ou analogue au fond 40 du diffuseur. En fonctionnement, l'air est aspiré à travers le préfiltre 14 par la soufflerie 10 et est refoulé à travers le filtre HEPÂ 16. Le courant d'air conditionné quitte le boîtier 12 pour s'engager dans les flexibles 20 et 22, via le raccord 18. Le courant pénètre ensuite à travers les embouchures 30 et 32 dans la chambre 28. Cette dernière se dilate sous l'effet de 1a pression de l'air conditionné. L'air contenu dans la chambre dilatée est dirigé intérieurement à travers la surface extérieure du diffuseur réticulé. Le diffuseur se dilate sous l'effet de la pression du courant d'air qui s'y propage et évacue une masse d'air uniforme selon un arc de 3600, vers le centre de la zone centrale du diffuseur.Lorsque les masses d'air convergentes se rencontrent, elles engendrent un tourbillon ascendant qui forme une barrière d'air s'opposant aux contaminants extérieurs et qui chasse également tous les contaminants engendrés localement dans les objets placés dans la zone centrale. Selon un second mode de réalisation de l'invention, tous les composants actifs du dispositif sont logés à l'intérieur d'un boîtier. Comme le montrent les figures 5 et 6, le bottier 42 comporte une ouverture circulaire dans sa partie supérieure. Le pré filtre 44 constitue une admission d'air primaire et la soufflerie 46 refoule l'air préfiltré à travers un filtre REPÂ 48 à haute efficacité. Un joint, non représenté, est disposé autour des bords du boîtier qui sont en contact avec les extrémités du filtre HEPA, afin d'assurer le conditionnement parfait du courant d'air non contaminé. Une étagère horizontale 50 est montée à l'intérieur du bottier)parallèlement au plan du filtre HEPA 48 et à la paroi supérieure 52 d'une chambre étanche de montage de la soufflerie. Un diffuseur annulaire 54 est disposé sur la face supérieure de l'étagère 50 et s'étend jusqu'à la paroi supérieure du bottier 42.L'étagère 50 est solidement fixée à la base du diffuseur 54 et est donc supportée par ledit diffuseur qui est lui-meme solidement fixé à la paroi supérieure du bottier 42. Une chambre à air 58 est de ce fait formée et limitée par les parois du boîtier 42, la paroi extérieure du diffuseur 54, les faces inférieure et latérale de l'étagère 50, la la face supérieure du filtre HEPA 48 et la paroi 52 de la chambre de montage de la soufflerie. Le diffuseur 54 est disposé dans le bottier 42 de manière qu'une portion de la paroi supérieure du boîtier surplombe l'étagère 50. Cette portion en saillie forme une lèvre 60. En fonctionnement, l'air est aspiré dans la chambre 42 par la soufflerie 46 à travers le préfiltre 44. xe courant d'air provenant du préfiltre est ensuite envoyé à travers le filtre REPA 48 qui conditionne le courant d'air et le débarrasse pratiquement de toutes les particules porteuses de microbes. L'air gagne ensuite uniformément la chambre 58 vers les surfaces extérieures du diffuseur 54. L'air sortant du diffuseur 54 est dirigé uniformément selon un arc de 360cl vers l'intérieur, à partir de la paroi interne du diffuseur et vers le haut, à travers l'ouverture supérieure du bottier. La livre 60 située à la partie supérieure du boîtier imprime une direction correcte à l'air sortant du diffuseur et empeche son expansion immédiate. De nombreuses modifications peuvent améliorer la maniabilité du dispositif de base décrit. Pour les besoins chirurgicaux, l'ensemble chambre à air et diffuseur annulaire peut être fabriqué et enfermé sous une enveloppe préstérilisée. En choisissant correctement les caractéristiques de résistance à l'écou- lement, la chambre à air et l'anneau diffusant pourraient être fabriqués en papier. I1 peut être également souhaitable de former le fond de la chambre à air à l'aide d'une membrane chirurgicale, comprenant une membrane continue recouvrant le fond de la zone centrale. Une incision pourrait être pratiquée directement dans le fond de l'ensemble pour assurer une protection maximale contre la contamination de la zone environnante de la peau.Un récipient chirurgical peut être fixé aux parois externes de la chambre à air de façon que ltensembie fasse tartie intégrante de la chambre à air. Un flux toturbillonnaire dxrigé vers le bas à partir du dispositif, peut entre utilisé pour baigner la tête d'un patient dans de l'air dépourvu de corps irritants, dans le cas oh ce patient souffre d'allergie au pollen. De façon analogue, le dispositif selon l'invention peut être modifié pour fournir un tourbillon dirigé vers le bas, par exemple en prévoyant une base recouvrant la portion supérieure de la zone centrale ou en utilisant le dispositif du second mode de réalisation dans le but d'assurer une protection du milieu ambiant pendant la préparation de solutions parentérales ou d'autres médications.De m8m,si par exemple le dispositif du second mode de réalisation est monté dans une position renversée)de manière que le tourbillon soit dirigé vers le bas, l'ensemble peut être utilisé pour le nettoyage de petites pièces de précision1 telles que des pièces de montre, des paliers miniatures ou analogues. Bien entendu, les dispositifs illustrés aux figures 1 et 6 peuvent entre utilisés pour fournir un tourbillon dirigé vers le haut de manière que des pièces de précision et analogues puissent etre nettoyées à l'intérieur de la zone centrale du diffuseur. Dans une autre variante de réalisation, le dispositif illustré par la figure 1, peut étire utilisé dans le cas où un seul flexible conduit l'air à la chambre à air. Un conduit étanche renfermant un liquide ou similaire et se terminant au centre de la zone centrale peut être instrd entre les parois latdrales de la chambre à air et de l'anneau diffusant . Grtce à cette disposition, il est possible de verser ou de former une solution en obturant le sommet de la zone centrale du diffuseur et en plaçant une bouteille à l'intérieur du tourbillon dirigé vers le bas et en communication avec le conduit qui renferme le liquide. Un courant de liquide non contaminé peut ainsi être introduit dans la bouteille. Le diffuseur annulaire peut lui-même tre fabriqué à l'aide d'un matériau filtrant. Dans ce cas, le filtre 16 à haute efficacité des figures 2 et 5 n'est plus nécessaire. REVEN'lICATI0S le - Appareil pour la production d'une barrière d'air aseptique sur une zone de travail ou zone cible, caractérisé en ce qu'il comporte un élément diffusant annulaire et foraminé, conçu pour entourer ladite zone cible, une chambre à air entourant la paroi radialement extérieure de 1' élément diffusant et conçue pour être alimentée en air sous pression et une lèvre s'étendant radialement vers l'intérieur à partir d'au moins une paroi terminale de l'élément diffusant. 2.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une lèvre s'étendant radialement vers l'intérieur à partir de chaque paroi terminale de l'élément diffusant. 30- Appareil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la chambre à air est réalisée à l'aide d'une membrane en matière plastique flexible et est connectée par au moins un tuyau flexible à une source d'alimentation d'air sous pression. 4.- Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les parois de la chambre à air se dilatent transversalement et sont fixés aux extrémités axiales de l'élément annulaire diffusant. 50- Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que la ou chaque lèvre est formée par une portion de ladite parci de la chambre à air qui s'étend radialement vers l'intérieur de l'élément diffusant. 6.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une plaque de fermeture à une paroi terminale de l'élément diffusant, ladite lèvre s'étendant radialement vers l'intérieur de l'autre paroi terminale. 7. - Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que la plaque de fermeture et la lèvre constituent des éléments structuraux d'un boîtier portatif définissant ladite chambre à air. 8.- Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit bottier renferme également une soufflerie destinée à alimenter en air sous pression ladite chambre à air. 9.- Appareil selon l'une des revendications précédentes} caractérisé en ce que l'élément diffusant est formé en un matériau constituant un filtre à haute efficacité pour l'air qui le traverse. 10.- Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractériEe en ce qu'il comporte un filtre à haute efficacité positionné sur le trajet de l'air d'alimentation de ladite chambre à air. 11e- Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite lèvre s'étend vers l'intérieur de l'élément diffusant sur une distance au moins égale au 1/16 du diamètre de 11 élément diffusant,