Brevet FR2251769A1 — publié le 19750613

La présente invention, à la réalisation de laquelle a collaboré monsieur Jacques FOUCRAS, concerne un tube souple chauffant convenant notamment pour un usage mdical. Pour maintenir constante la tempe rature d'un fluide, en particulier dans les cas de circulation extracorporelle, on utilise habituellement un échanger thermique t ce;.presente l'inconvénient de nécessiter une plus grande quantité de fluide et d'accroître l'encombrement de l'appareillage. On peut ausei calorifuger les tubes ou les entourer d'éléments de chauffage, mais ces dispositifs ne sont pas aisés à mettre en oeuvre autour de tubes souples ; d'autre part le calorifu- geage ne permet pas de suivre de visa l'écoulement du fluide dans le cas de tube transparent. L'invention a pour but la réalisation d'un tube souple chauffant A usage médical, de fabrication simple et de mise en oeuvre aisées I1 a niaintensat été t.uré un tube souple chauffant notannent sa usage médical caractérisé en ce qu'il comporte au moins un conducteur électrique résis- tant disposé en hélice à l'intérieur de la paroi dudit tube. La compréhension de l'invention sera facilitée par les figures ci-jointes qui illustrent à titre d1 exemples, schématiquement et sans échelle déterminée, divers modes de réalisation. La figure I représente une vue générale externe d'un premier mode de réalisation du tube. La figure 2 est une section droite suivant II Il. La figure 3 est une variante de réalisation du tube. La figure 4 estune autre variurte de réalisation du tube. La figure 5 est une section droite V V, du tube selon la réalisation de la figure 4. Les figures 6, 7, s et 9 sont d'autres modes de réalisation du tube selon l'invention. Le tube représenté figures 1 et 2 comporte un conduit souple (1) autour duquel sont disposés en hélice 6 conducteurs électriques résistants (2) ; l'en- semble est .pourvu extérieurement d'un revêtement isolant (3) solidaire du conduit souple. Le pas de l'hélice d'enroulement du conducteur électrique est compris habituellement entre 0,2 et 20 fois et de préférence compris entre I et 10 fois le diamètre d'enroulement de ce conducteur. Dans le cas de fils condusteurs lectriques leur nombra peut être compris entre 1 et 50 et de préférence entre 3 et 30. Les extrémités des fils sont relues b chaque extrémité k des bornes de connexion qui peuvent etre disposées soit aux extrémités opposées du tube, soit à une même extrémité (le conducteur électrique faisant alors un aller et retour).Dans le cas où les bornes de connexion sont grou- puées b une même extrémité du tube le retour du courant peut êre assuré par un seul fil de résistance appropriée (par exemple les fils assurant le chauffage peuvent être en nickel, le retour du courant peut alors s'effectuer par un fil de cuivre meilleur conducteur). Eventuellement les conducteurs électriques peuvent être groupés par nappes portées au meme potentiel. L'un au moins des conducteurs électriques peut être relié A une sonde de mesure qui est généralement une sonde de mesure de température. Eventuellement llun au moins des conducteurs peut être utilisé simultanément pour le chauffage et la mesure de température après avoir été relié h un dispositif approprié permettant d'assurer alternativement le chauffage et la commutation avec un pont de mesure. L'un des conducteurs électriques peut aussi entre utilisé comme élément de mise b la terrez La longueur, les diamètres extérieur et intérieur du tube selon l'invention ne sont pas critiques. Avantageusement la paroi du conduit interne a une épaisseur telle qu'elle permet la transmission de la chaleur, dégagée par le conducteur éleo- trique résistant,au fluide véhiculé par le tube. Le revêtement isolant est tel qu'il maintien les conducteurs électriques dans les positions relatives déterminées au cours de l'opération d'enroulement et évite de ce fait les contacts entre les différentes spires de conducteurs éleotriques. in outre l'épaisseur du revêtament isolant extérieur est telle qu'il assure une bonne isolation thermique entre, d'une part, l'ensemble constitué par le fluide véhiculé, le conflit souple, les conducteurs électriques et le milieu ambiant d'aux tre part. Le tube chauffant peut éventuellement comporter un enroulement en hélice. d'éléemnts isolants qui ont pour mission dé maintenir à distance régulier4 e les conduc- teurs électriques. Cette hélice est avantageusement de même pas que l'hélice des conducteurs électriques Folle peut être de même sens ou de sens contraire. Les diamètres d'enroulement des conducteurs électriques et des éléments isolants peuvent être sensiblement les mêmes, Les enroulements de conducteurs électriques et d'élue ments isolants peuvent avantageusement être alternés quand les hélices d'enroulement sont de même sens comme le montre la figure 4. Les conducteurs électriques résistants et les éléments isolants peuvent de plus être Jointifs Si les hélices sont de me pas.Les conducteurs électriques et les éléments isolants peuvent s'entrecroiser et ventuellement être tressés (figure 6) suivant tout mode de tressage connu. .../... Des variantes de réalisation à la portée du technicien font partie de la présente invention. Comme variantes on peut citer, par exemple et h titre non limitatif > les dispositions suivantes : 1/ La conducteur électrique résistant peut entre constitué par un ruban métallique (4)(figure 3). 2/ Des éléments isolants (5) peuvent entre enroulés sur une hélice de A sens, de m & e pas et de meme diamètre que les conducteurs électriques (2), les éle ments isolants et résiatants- étant alternés (figures 4 et 5). 3/Les éléments isolants peuvent entre enroulés sur une hélice de sens in- Terse de celle des conducteurs électriques. 4/ les éléments isolants et les conducteurs électriques peuvent s'entrecroiser. 5/ Les éléments isolants (5) et les conducteurs électriques (2) peuvent etre tressés suivant tout type de tressage connu (figure 6). 6j Les éléments isolants peuvent être constitués par un ruban (6) (figure 7). 7/ Le revetement externe isolant peut être constitué par une gaine therco- rétractable. 8/ Les conducteurs électriques résistants (2) peuvent être disposés en hélice è l'intérieur de la paroi du tube souple au cours de l1extrusion (figure 8). 9/ Les conducteurs électriques peuvent etre émaillés ou recouverus de matériaux tels que le polytétrafluoroéthylène assurant l'isolement électrique, les hélices d'enroulements peuvent alors être jointives, 10/ Les conducteurs électriques résistants et les éléments isolants peuvent être tissés, par tout moyen connu, sous forme de ruban, Le ruban ainsi constitué est alors enroulé en hélice autour du conduit souple. 1/ Les conducteurs électriques peuvent etre enroulés en hélice sur le conduit souple avant vulcanisation de celui-ci et s'incruster dans la paroi. Les éléments isolants ne sont de ce fait plus nécessaires (figure 9). Il est b la portée du technicien de combiner plusieurs de ces variantes entre elles. Le tube souple chauffant objet de l'invention peut être réalisé, par exemple suivant la méthode décrite ci-après. La conduit souple est obtenu par extrusion continue. Après chauffage et vulcanisation du conduit souple, on effectue autour de celui-ci, utilisé comme mandrin, l'enroulement en hélice des conducteurs électriques et des éléments isolants ou leur tressage, suivant la disposition choisie, par tout moyen connu. La revêtement isolant externe est généralement obtenu par extrusion autour du conduit souple, - portant l'enroulement des conducteurs électriques, utilisé comme poinçon.On peut aussi obtenir lc revetement isolant externe par une technique de trempage dans une solution de polymère, par exemple selon la technique décrite dans les exemples du brevet français nO 1 499 305. Après chauffage et vulcanisation de l'ensemble obtenu, le laquage intérieur et/ou extérieur est aisément réalisé suivant le procedé décrit par exemple Bans le brevet français n 71-04613. la cuisson du tube ainsi obtenue est ensuite achevée an douve. Il est ainsi possible de réaliser de grandeslongueurs de tels tubes et ceci dans tous les diamètres couramment usités. Ces tabes peuvent être coupés b la lon- gueur demandée, - les conducteurs électriques et les élements isolants étant cisaillés par les moyens habituels. Il est alors facile de dégager les extrémités des conducteurs électriques et de les relier h une source de courant électrique généralement en très basse tension. Naturellement, il est avantageux de iminir ces tubes d'embouts et/ou de connexions appropriés de tous types connus.Le tube souple chauffant est raccordé de manière étanche selon les techniques habituelles à ua appareillage susceptible de recevoir de tels tubes. les extrémités des conducteurs électriques sont connectées a une source de courant appropriée. Il est ainsi possible de relier - hy- drauliquement ou électriquement - plusieurs de ces tubes en série et/ou en parallèle. Un fluide - ide ou gazeux - peat circuler a Itintérieur de chaque tube souple. le passage d'un courant électrique dans les conducteurs électriques résis tants (2) dégage de la chaleur par effet Joule.Cette chaleur se transmet par la paroi du conduit souple interne au fluide contenu h 11 intérieur. Le conduit souple peut etre réalisé an tout matériau souple ou semi-rigide opaque ou non, électriquement isolant et supportant de préférence des températures assez élevées, généralement utilisé pour ce type d'objet. Comme on utilise habituellement des caoutchoucs naturels ou synthétiques, di chlorure de polyvinyle su des polyuréthanes. On préfère toutefois utiliser des élastomères tels que les élas tomères silicones. La conductibilité thermique élevez des élastomères silicones favorise la dissipation de la chaleur (cf.Mac Gregorl- Les silicones et leurs emplois ed 19553. Avantageusement on peut laquer intérieurement le conduit souple en déposant h Sa surface une nuance couche d'élastomère silicone selon la technique décrite notamment dans le brevet français n 71-04613. Le conducteur électrique résistant peut être constitué par un fil métallique cylindrique ou par un profilé métallique de section quelconque, notamment rectangu- laire, ou encore par un faisceau de fils fins réunis en nappes ou tressés ou par tout autre type de conducteur électrique résistant connu. Les éléments isolants peuvent être réalisés en tout type de matériau souple ayant des propriétés d'isolant électrique. Ils peuvent se présenter sous forme de fils cylindriques ou de profilés de section quelconque, notamment rectangulaire, ou encore sous forme de faisceau de fils fins réunis en nappes ou tressés ou ils peuvent Otre-eostitués par tout autre type d'élément isolant connu par exemple en-poly- ester ou en nylon. Âvantageusement les éléments isolants sont des fibres de verre. Le revêtement externe isolant peut etre réalisé en tout matériau semblable N ceux utilisés pour réaliser le conduit souple. On peut éventueflement le laquer extérieurement. Les matériaux utilisés pour la réalisåtion du tube souple chauffant lui apportent une étanchéité totale aur fluides, nécessaire pour véhiculer des fluides biologiques. Les matériaux utilisés sont d'autre part compatibles avec les fluides biologiques et la finition laquée du conduit interne est particulièrement avanta geuse pour véhiculer du sang. Les tubes souples chauffants peuvent être stérilisés par rayonnement, les tubes réalisés en élastomère silicone comportant des éléments isolants en fibre de verre sont avantageusement stérilisés à la chaleur sèche. La transparence du tube est souhaitable pour permettre de suivre de visu l'écoulement des liquides biologiques véhiculés Le tube souple chauffant objet de l'invention permet- de maintenir un fluide d une température déterminée au-dessus de la température ambiante. La répartition régulière des conducteurs électriques permet une transmission des calories modérée et bien répartie dans une section et sur toute la longueur du tubé chauffant, évitant les surchauffes locales. En reliant les conducteurs électriques du tube chauffant å un dispositif de régulation approprié on peut maintenir constante la tempé- rature du fluide véhiculé malgré des variations de débit. L'emploi d'un tube souple chaufant selon l'invention est particulièrement intéressant en circulation extracorporelie du sont car il permet de supprimer les échangeurs thermiques en évitant les pertes thermiques entre les lignes de transport du sang entre le malade et ltappareillage de circulation éttracorporelie. Il permet en outre de réchauffer le sang après une opération sous hypothermie. Son emploi dans l'appareillage du poumon artificiel permet d'éviter les condensations dans le transport d'air humide. La tube selon l'invention peut trouver en outre de nombreuses applications en laboratoire. Les caractéristiques et les possibilités d'un tel tube chauffant sont illustrées par l1exepple suivant EXEMPLE : On réalise un tube souple chauffant en élastomère silicone de longueur 25m. Le conduit souple à un diamètre intérieur de 10 ma et une épaisseur de paroi de 1 ,3nirn, autor de celui-ci sont enroulés en hélice 24 conducteurs électriques résistants Cia aller et 12 retour ) en nickel de diamètre 0,20 mm, le pas de l'hélice est de 72 rmn. Le dispositif d'isolemeat est constitué de 12 fils de verre tressés suivant une hélice de sens contraire / 1 de celle des conducteurs. Les conducteurs électriques et les fils de verre sont répartis régulièrement sur la surface extérieure d'une section droite du tube. Le revêtement isolant externe est constitué d'une couche de 1,5 mm d'élastomère silicone. La tube suivant la réalisation ci-dessus est placé à température ambiante, on a mesuré pour différents débits d'eau l'abaissement de température de l'eau (AT) entre l'entrée et la sortie du tube quand les conducteurs électriques ne sont par- courus par aucun courant. Pour maintenir constante 1a température de l'eau d'une extrémité à ltautre du tube, on a déterminé la puissance qu'il suffit d'appliquer. -Le tableau ci-dessous indique les résultats des essais pour des débits d'eau de 1, 2, 3, 4 1/mm, les conducteurs électriques étant alimentés en courant continu par une batterie de 12 volts au cours du chauffage. : : : : : : D 1/mm : TA C : TE C : TS C : #T C : Compensation #T par chauffage : : : : : : V : I : W : s 1 : 23,6 : 39,2 : 3ss,92 : 0,28 : 7,6 : 7 : 53 s 2 : 23,8 : 39,2 : 39,01 :0,19 : 8,8 : 8 s 70,4 s : 3 : 23,8 : 39 : 38,83 : 0,17 : 9 : 10 : 90 : 4 : 24 : 39 :38,855: 0,145: 9,9 : 10,8 : : : : : : : : : D : débit d'eau dans le tube en 1/mn TA : température ambiante, en TEA : température de l'eau à l'entrée du tube, en C TS : température de l'eau à la sortie du tube, en C , les conducteurs électriques n'étant parcourus par aucun courant #T : abaissement de la température de l'eau entre l'entrée et la sortie du tube (TF - TS = #T) W : puissance dissipée dans les conducteurs électriques, suffisante pour compenser #T , en watts Y : tension appliquée aux conducteurs électriques , en volts I : intensité du courant parcourant les conducteurs électriques, en ampères. .../... REVENDICATIONS 1/ Tube souple chauffant notamment à usage médical, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un conducteur électrique résistant disposé en hélice à l'intérieur de la paroi dudit tube. 2/ Tube souple chauffant, selon la revendication 1, caractérisé en ce qutil comporte un conduit souple, au moins un conducteur électrique résistant disposé en hélice autour dudit conduit et un revêtement isolant extérieur solidaire du conduit souple. 3/ Tube souple chauffant selon leude des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le pas de l'hélice d'un conducteur électrique résistant est compris entre 0,2 et 20 fois le diamètre d'enroulement dudit conducteur. 4/ Tube souple chauffant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conducteur électrique résistant est un fil conducteur métallique. 5/ Tubé selon llune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les conducteurs électriques sont groupés par nappes reliées à une meme source de potentiel. 6j Tube selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conducteur électrique résistant est constitué par un ruban métallique. 7/ Tube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les conducteurs métalliques sont reliés à chaque extrémité à une borne de connexions électriques, les dites bornes étant disposées soit à une même extrémité du tube, soit à des extrémités opposées. 8/ Tube selon l'une quelconque 'des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un au moins des conducteurs- électriques est relié à au moins une sonie de mesure de température. 9/ Tube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un des conducteurs est utilisé . comme élément-d6 mise d la terre. 101 Tube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un élément isolant enroulé en hélice autour dudit conduit souple. ii/ Tube selon la revendication 10, caractérisé en ce que les élément isolants sont enroulés sur une hélice de masse sens, de même pas et ensiblement de même diamètre que les éléments conducteurs0 12/ Tube selon la revendication 10, caractérisé en ce que les éléments isolants s'entrecroisent avec les éléments conducteurs0 13/ Tube selon la revendication 12, caractérisé en ce que les éléments isolents et les éléments conducteurs sont tressés enseeble -' 14/Tube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit revêtement isolant est constitué par une gaine thermorétrac table 15/Tube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caracté risd en ce que le conduit souple et le revêtement isolant sont en élastromère silicone. 16/ Tube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caracté- risé en ce qu'il est laqué intérieurement et/ou extérieurement.