Brevet FR2417065A1 — publié le 19790907

La présente invention concerne un appareil pour la conservation de matières qui sont extrêmement sensibles à des écarts enregistrés par rapport à une température spécifique donnée et plus particulièrement, bien que non exclusivement, un appareil dans lequel un (ou plusieurs) thermobloc)c'est-à-dire un récipient contenant une substance chimique unique possédant un point de fusion approprié, bien défini, est disposé en liaison thermiquement conductrice avec un récipient clos présentant une conductibilité thermique élevée, les matières étant amenées, avant leur stockage, à une température se situant dans les limites de température qui leur sont tolérables tandis que le thermobloc est amené à une température qui peut s'écarter de la température tolérée, dans la direction opposée à la température ambiante prévue. Cet appareil est capable de conserver du sang entier ou ses composants à une température entre 10C et 6"C à des températures ambiantes se situant au-dessus ou au-dessous de cette gamme de températures. I1 est déjà connu de conserver des matières sensibles à la température dans des récipients thermiquement isolés dans lesquels sont logés des blocs dits réfrigérants. Un simple exemple d'un tel récipient est utilisé par les ménagères pour conserver les aliments. Dans ce cas, l'intérieur du récipient thermique n'a besoin d'être maintenu frais que pendant une période-de temps relativement courte. A cause de cela et du fait qu'un contact direct de l'aliment avec le bloc réfrigérant n'est normalement pas nuisible, il suffit de refroidir le bloc jusqu'à la température nécessaire avant de l'utiliser. Le bloc peut être refroidi jusqu'à la température requise, par exemple dans un réfrigérateur ménager. Sous leur forme la plus simple, les blocs réfrigérants sont uniquement remplis d'eau qui, lorsqu'elle est congelée, possède une chaleur de fusion élevée et est par conséquent apte à maintenir les aliments dans une ambiance froide pendant une durée prolongée. Un tel appareil est efficace pour maintenir les aliments intacts ou pour maintenir les boissons fraîches pendant un certain temps lorsque la température ambiante se situe au-dessus des températures de conservation désirées. Dans le cas de la conservation ou du transport de sang, de composants du sang et de nombreuses autres substances, mortes ou vivantes, par exemple certains organismes, des vaccins, du sérum, des substances bactériologiques et biologiques, des enzymes, des substances pharmacologiques, des composants électroniques, des films et des substances chimiques, il convient de prendre des mesures pour s'assureur que l'objet à conserver (désigné ci-après sous le nom de "matières") puisse etre maintenu constamment dans une gamme de température spécifique prédéterminée, souvent avec des tolérances extremement étroites. Le sang, terme par lequel on entend essentiellement le sang de transfusion, doit etre maintenu dans une gamme de températures étroite entre plus 1 et plus 6"C pendant son passage du donneur au receveur.L'appareil précité utilisant des blocs réfrigérants remplis d'eau ne peut pas être envisagé pour la conservation du sang dans des gammes de températures tolérables, notamment dans le cas ou la température ambiante tombe au-dessous de la température de conservation considérée puisque la chaleur latente de fusion dey'eau lors de la formation de la glace n'est pas libérée jusqu'à ce que la température tombe au-dessous de OOC; de plus, il se produit aisément des phénomènes de surfusion. Un autre appareil à température stable pour la conservation et le transport de matières sensibles à la température est décrit dans le brevet US 2.989.856. L'appareil comprend un récipient thermiquement isolé dans lequel est prévu un espace pour les matières à conserver et pour des substances absorbant et dégageant de la chaleur, enfermées dans des thermoblocs qui sont disposés en couches contre deux parois opposées. Selon le brevet en question, on peut obtenir une température donnée de 4,40C avec des thermoblocs contenant un mélange de sels, chlorure de sodium et chlorure de potassium,et de sulfate de sodium hydraté (Na2S04, 1OHZO). Dans la pratique,on a cependant constaté qu'un tel appareil et les mélanges (eutectiques) suggérés pour la stabilisation de la température ne sont pas aptes à conserver efficacement pendant de longues périodes des matières sensibles à la température, ni de maintenir les matières conservées à la température nécessaire. On a également constaté dans la pratique qu'il s'établit des gradients de température considérables à l'intérieur des matières conservées après un certain laps de temps et que l'agent stabilisant n'empêche pas la température des matières de sortir des limites de tolérance fixées avant la fin d'un temps acceptable. On a créé des banques de sang pour etre certain que le sang transfusé à un malade soit de haute qualité. Les banques de sang et les établissements similaires ont normalement accès de façon illimitée à l'énergie électrique, possèdent des locaux de conservation à température contrôlée hautement efficaces et un équipement de régulation également efficace, ce qui permet une conservation sûre du sang. On rencontre cependant de grandes difficultés lors du transfert de sang à partir des banques de sang vers des endroits éloignés, le sang étant détruit lorsque la température toibe au-dessous de 10C et rapidement altéré lorsque sa température monte au-dessus de + 6"C. Les problèmes rencontrés lors du transport de récipients individuels en l'absence de toute forme de source d'énergie et dtins- truments de régulation, vers des hôpitaux éloignés, des hôpitaux de campagne et d'autres endroits où des transfusions de sang peuvent être nécessaires, sont difficiles à résoudre, notamment lorsque la température ambiante varie radicalement au cours du transport. Ces problèmes ne peuvent pas etre résolus avec le bloc réfrigérant susmentionné contenant de l'eau dont le point de congélation est de + 0 C. Ce problème ne peut pas non plus être résolu avec l'appareil décrit dans le brevet US ci-dessus, étant donné que cet appareil n'assure pas une stabilité de la température dù sang qui y est conservé et ne permet pas une conservation inaltérée du sang pendant la période te temps requise. Pour diminuer les risques de destruction du sang par un refroidissement excessif et permettre sa conservation dans l'inter- valle de températures requis, il a été proposé de remplir les blocs réfrigérants avec des solutions de sels dont les points de solidification sont plus adaptés à l'intervalle de températures en question. Dans ce cas, on utilise la chaleur de fusion pour empa- cher une surchauffe du sang. Bien que ces thermoblocs aient été jugés satisfaisants sous certaines conditions, ils n'étaient pas efficaces pour la conservation à long terme de matières dans des conditions-climatiques extrêmement variables. Ils sont en outre incapables de maintenir un milieu à température constante dans des limites spécifiques. Les mélanges eutectiques ne fondent et ne se solidifient pas toujours à une température de solidification exacte mais le font en pratique à des températures en dehors de celles auxquelles le sang peut être conservé sans dommage. Un objet de l'invention est de fournir un récipient de conservation perfectionné qui empêche la formation de gradients de température dans les produits stockés. Selon un autre aspect, l'invention couvre un récipient de stockage comportant au moins deux compartiments amovibles réalisés chacun en une matière thermiquement isolante, chacun étant évidé de manière qu > il se forme un espace à l'intérieur dudit récipient lors de l'assemblage des deux compartiments, une boîte de conservation en une matière thermoconductrice et logée dans ledit espace, et un thermobloc doué d'une conductibilité thermique et se trouvant en liaison thermiquement conductrice avec au moins une paroi de ladite boîte, ledit thermobloc ayant la forme d'un réservoir scellable contenant une substance choisie dans le groupe de l'oxyde de deutérium, du cyanure d'undécyle, de l'acide 4-bromo-décanoique et de l'acide 2-bromo-décanoique. L'invention sera à présent décrite plus en détail avec référence aux modes de réalisation représentés sur les dessins d'accompagnément où Figure 1 est une vue éclatée d'un appareil de conservation et de transport comportant une bote encastrée selon l'invention,les divers éléments de l'appareil étant séparés les uns des autres et représentés en perspective. Figure 2 est une vue en coupe verticale de l'appareil représenté en figure 1, les éléments de l'appareil étant représentés dans leur position de fonctionnement. Figure 3 est une vue en perspective d'un thermobloc pour la stabilisation de la température, une partie du bloc étant découpée pour les besoins de l'illustration. Figure 4 est une coupe d'une goupille de cristallisation. L'appareil pour le stockage et le transport de matières sensibles à la température selon l'invention comprend un récipient réalisé en une matière thermiquement isolante et comportant deux parties 10 et 11 qui, dans le mode de réalisation illustré, sont de construction identique et de ce fait interchangeables. Les deux parties 10 et 11 sont réalisées de manière à former, lorsqu'elles sont placées itune sur l'autre, un espace clos bien isolé thermiquement 15 dans lequel peuvent être conservées des matières sen sibles a la température et dans lequel peut être placée une boî encas tree te/selon l'invention contenant deux thermoblocs lb pour la stabilisation de la température dans l'espace 15. Chaque thermobloc 16 a la forme d'un récipient pourvu d'un agent absorbant et/ou dégageant de la chaleur dont la nature dépend de la température de conservation souhaitée de l'appareil. Le thermobloc est constitué par un matériau doué d'une bonne conductivité thermique tel que l'aluminium et est muni d'un orifice de remplissage 17 qui peut être obturé avec un bouchon 18. Les matières tockées ne devront en aucune manière entrer en contact avec l'agent dans le thermobloc 18 et par conséquent le bloc devra être construit et scellé soigneusement, une fois le remplissage effectué, de façon qu'il ne puisse pas y avoir contact entre l'agent réfrigérant et les matières. I1 a été constaté en pratique que la température des matières conservées dans un tel appareil pouvait être maintenue sensiblement constante pendant une certaine période de temps.Cependant, lorsque des écarts de température des différentes parties des matières à partir d'une température spécifiée ne peuvent être tolérées et que les matières doivent être conservées pendant de longues périodes de temps, pendant plusieurs jours dans des conditions climatiques extrêmes, cet appareil peut n'être pas suffisamment efficace. Par suite des degrés de flux thermique variables en direction ou en provenance du milieu ambiant et à partir et vers les différentes parties de l'espace de stockage entre les thermoblocs et les matières stockées, il peut facilement se produire une différence de température entre les différentes parties des matières. En équipant le récipient thermiquement isolé 10, 11 d'une boîte encastrée 20, il est possible d'améliorer les conditions à bien des égards.La boite encastrée est exécutée en un matériau thermoconducteur tel que l'aluminium ou le cuivre et est munie d'un couvercle rabattable. Ainsi qu'on peut aisément le constater, les flux de chaleur locaux partant ou entrant dans la boîte ne provoquent pas initialement un changement de température appréciable dans la boite mais les flux de chaleur résultant du coefficient de conductibilité thermique élevé de la boîte sont répartis dans les parois de la boîte. Les thermoblocs 16 présentent des surfaces planes à angles droits les unes par rapport aux autres dont les dimensions,par rapport aux dimensions de la boîte encastrée 20,sont telles que les thermoblocs se trouvent en contact thermiquement conducteur avec ladite bote sur toutes ses faces à l'exception d'une, cette dernière étant celle qui est tournée vers les produits stockés.De cette manière, tout changement de température local de la boîte encastrée est essentiellement absorbé et com- pensé par le thermobloc, si bien que les produits stockés ne seront pas affectés par de telles variations de température jusqu'à épuisement de la capacité calorifique totale des blocs. Le couvercle 19 de la boîte 20 ferme de façon étanche l'ouver- ture de ladite boîte, ce qui empêche une chute de température à l'intérieur de la boite lorsque son volume d'air est saturé de vapeurs résultant de l'évaporation des matières stockées. Les surfaces externes de la boîte 20 sont convenablement polies ou pourvues de couches réflectrices de manière 9 réfléchir au maximum le rayonnement thermique. Afin de réduire le flux de chaleur en provenance et en direction des matières stockées et vers et en provenance des parois de la boîte encastrée, les parois internes de la boîte et la surface interne du couvercle 19 sont munies de bandes d'une matière possédant un faible coefficient de conductibilité thermique comme le liège ou des mousses plastiques, ce qui a pour effet d'empêcher le contact thermoconducteur direct des parois et du couvercle avec les produits stockés. Les bandes sont soit continues, soit sous forme dè sections espacées dans le sens axial et les bandes se trouvant sur les faces verticales de la bolte sont disposées parallèlement les unes par rapport aux autres pour former des poches d'air, l'air dans ces intervalles formant une couche isolante. Les bandes assurent également une convection limitée qui favorise la compensation des gradients de température locaux entre les différentes parties des parois de la boîte. De même, les faces des thermoblocs 16 tournées vers les matières stockées sont munies de La bandes 21./figure 2 définit les espaces remplis d'air. On peut réduire davantage les gradients de température en donnant à la bol- te encastrée 20 une dimension légèrement plus faible qu'à l'espa- ce 15 dans le récipient thermiquement isolé de manière à former un vide autour de la boîte sur toutes ses faces. Un tel vide est désigné par 22 sur la figure 2. La largeur de cet espace d'air est de préférence comprise entre 5 et 15 mm de manière à réduire au minimum le transfert de chaleur vers ou à partir de la boîte 20. La botte encastrée 20 est maintenue dans une position prédéterminée dans le récipient 10,11 au moyen d'une multitude de bossages 23 disposés sur le couvercle, le fond et les côtés du récipient. Dans le mode de réalisation présenté, les bossages 23 sont prévus dans le récipient thermiquement isolé. Les bossages 23 entre la botte encastrée 20 et le récipient 10,11 sont réalisés en une matière telle et possèdent une forme telle que la transmission de chaleur par conduction soit effectivement réduite. Les bossages 23 sont de préférence en contact aligné avec la bolte 20 de manière a occuper aussi peu que possible l'espace d'air 22 autour de la boite. Le récipient thermiquement isolant 10, 11, est avantageusement réalisé en polyuréthane expansé contenant un gaz lourd ou toute autre substance présentant un très faible coefficient de conductibilité thermique. Sur la figure 2, la botte encastrée 20 est construite de manière à recevoir deux thermoblocs 16 délimitant un espace parallélépipédique entre les parois opposées des thermoblocs et de la botte 20. Selon une variante, la boîte encastrée 20 peut être réalisée de manière à n'abriter que les produits à conserver, auquel cas les thermoblocs sont disposés à l'intérieur de la botte encastrée en contact thermiquement conducteur avec deux faces opposées de celle-ci. Les surfaces externes et internes du récipient 10, 11 devront résister à l'usure et au choc. Cela peut être réalisé par exemple en expansant intégralement la matière formant isolant. D'autre part, le récipient devra être construit de manière que les parties 10 et Il soient à l'abri d'une diffusion. Ainsi qu'il a été mentionné auparavant, le sang et les composants du sang devront être maintenus lors du transport à une température comprise entre 10C et 60C. A cet effet, les thermoblocs sont remplis d'un agent de stabilisation de la température absorbant et libérant de la chaleur. Des exemples convenables d'un tel agent sont l'oxyde de deutérium, le cyanure d'undécyle, l'acide 4-bromo-décanolque et l'acide 2-bromo-décanoique. Ces substances sont des produits chimiques homogènes qui possèdent une température de solidification/fusion plus nettement définie que les substances pour dispositifs de conservation déjà connues. Les substances stabilisatrices proposées dans le brevet US susmentionné comportent des eutectiques, à savoir des types de solutions salines différentes.Les substances stabilisatrices de la température conformes à l'invention possèdent des points de solidification et de fusion qui se situent très près de 49C, ce qui est exigé pour la conservation du sang de transfusion dans la gamme de températures tolérée de 1 à 60C. Ces substances peuvent également être conservées sans décomposition pendant de longues périodes et peuvent être manipulées avec sécurité sans nécessiter d'équipement de protection particulier. En dépit du fait que les substances précitées conformes à l'invention présentent de bonnes propriétés pour l'usage prévu, elles possèdent une conductibilité thermique relativement faible. I1 s'ensuit que des gradients de température peuvent s'établir à l'intérieur de la substance stockée dans le thermobloc, ce qui rend difficile 1' échange de température entre la substance et les produits. On élimine le risque de tels gradients de température en plaçant à l'intérieur du thermobloc un élément thermoconducteur, de préférence métallique,sous forme de plaques ondulées 24. En variante, les thermoblocs peuvent être munis, pour le même usage, d'ailettes, de treillis métalliques ou d'éléments rapportés sous forme de structures réticulaires.Ces éléments peuvent être libres ou reliés en partie ou en totalité aux parois du thermobloc en intime contact thermoconducteur avec celui-ci. On a constaté dans la pratique qu'avec un thermobloc rempli d'une des substances chimiques précitées, il se produisait un phénomène de surfusion dans les ambiances froides. Le dégagement de la chaleur latente de solidification est retardé avec une telle surfusion, d'où il résulte que la température de certaines parties des matières stockées peut tomber au-dessous de la température de conservation autorisée. Pour que la chaleur de solidification puisse être mise à profit à un stade avancé du processus de surfusion des produits dans la gamme de températures requise, les thermoblocs 16 représentés sur la figure 3 ont été munis d'un dispositif d'amorçage de la solidification 25.Les cristaux sub-microscopiques qui se forment au hasard au cours du processus de surfusion acquièrent une énergie supplémentaire par l'intermédiaire du dispositif d'amorçage de la solidification, ce surcroît d'énergie augmentant le mouvement thermique des cristaux de maniè à à les rapprocher pour qu'il se forme un cristal suffisamment gros qui permet une croissance ultérieure. Un exemple d'un moyen d'amorçage de la solidification est une préparation radioactive,telle que du polonium, enfermée dans une gaine appropriée. Un autre exemple d'un tel dispositif d'amorçage est un élément régulateur de la température bi-métallique qui, à une température prédéterminée, adopte une position telle qu'un ressort à étrier ou un ressort à lame recourbée provoque la mise en contact d'un élément en forme de languette avec une surface, l'impact produisant une solidification de la substance avant que le processus de sur fusion n' ait atteint un stade trop avancé. Un tel élément à température contrôlée fonctionne à la manière d'un microcontacteur. Pour éviter les inconvénients liés à l'emploi d'une substance radioactive ou d'un dispositif actionné par un mouvement mécanique avec le risque possible du phénomène de vieillissement, le thermobloc peut être muni d'un système utilisant le transport de chaleur pour produire ce qu'il est convenu d'appeler un cristal de germination, lequel cristal amorce la cristallisation ultérieure de la substance. L'avantage procuré par un tel cristal de germination est qu'il peut être formé avant que la température du thermobloc ou des produits stockés soit tombée à un niveau excessivement bas et ceci avant l'obtention d'une stabilisation de la température à des valeurs situées dans la gamme de températures souhaitée. Un système produisant un cristal de germination est représenté sur la figure 4. Dans le mode de réalisation illustré, le bouchon d'étanchéité 18 est pourvu d'un alésage à travers lequel passe un manchon tubulaire 28 en un matériau doué d'une conductibilité thermique relativement faible. Une goupille 27 traverse le manchon 26, ladite goupille étant disposée dans le manchon de manière que seule la pointe 29 se trouve en contact avec la substance 28. Dans le mode de réalisation illustré, la goupille 27 se prolonge vers le haut à travers la paroi du thermobloc, à travers le bouchon 18 et au-delà du bouchon dans un évidement pratiqué dans la paroi du récipient contiguë à ladite goupille en position fermée du récipient.Bien que la goupille soit représentée avec une tête 30 et un collier 32 qui vient s'appuyer de façon étanche contre ladite paroi désignée ici par 31, il est bien évident que le montage de ladite tête et du collier est une particularité facultative. La goupille 27 est constituée par un matériau de conductivité thermique élevée comme l'aluminium. En admettant que la température ambiante tombe à - 250C, la température à l'intérieur de l'évidement s'abaisse jusqu'à environ - 8"C et par conséquent la température régnant à la pointe 29 se modifie en conséquence en provoquant une croissance d'un cristal à ladite pointe. En variante, l'extrémité de la goupille éloignée de la pointe peut être amenée au contact d'une surface de ladite paroi. L'enveloppe isolante 31 qui est une nécessité pour l'utilisation des propriétés de stabilisation de la température du thermobloc à l'intérieur de l'espace de stockage provoque, dans le cas d'un environnement froid, la migration lente du front du gradient de température à l'intérieur de l'enveloppe, à la suite de quoi il subsiste un gradient marqué à l'état permanent. En conséquence, dans la partie située dans l'enveloppe isolante 31, la goupille 27 est exposée à une température sensiblement plus basse que celle régnant dans la substance 28, après quoi il se forme en un temps raisonnable, par suite de la conductibilité thermique de la goupille et de la faible conductibilité thermique du manchon 26 et de la substance 28, un cristal de germination à la pointe 29 de la goupille 27. REVENDICATIONS 1. Thermobloc destiné à maintenir la température de produits conservés dans une gamme de températures prédéterminée , carac térisé en ce qu'il comporte un récipient scellable contenant une substance choisie dans le groupe de l'oxyde de deutérium, du cyanure d'undécyle, de l'acide 4-bromo-décanolque et de l'acide 2 bromo-décanorque. 2. Thermobloc selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intérièur dudit récipient est muni d'un dispositif thermiquement conducteur destiné à accroître la surface spécifique effective de l'intérieur. 3. Thermobloc selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit moyen thermiquement conducteur se trouve en contact direct avec les parois dudit récipient. 4. Thermobloc selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif d'amorçage de la cristallisation efficace pour éviter la surfusion de ladite substance. 5. Thermobloc selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif d'amorçage de la cristallisation comprend une goupille de conductibilité thermique relativement élevée traversant un manchon de conductibilité thermique relativement faible, ladite goupille et ledit manchon traversant de façon étanche une paroi dudit récipient,et en ce qu'unie extrémité de ladite goupille déborde dudit manchon de manière à se trouver en contact direct avec ladite substance et que l'autre extrémité de la goupille s'étend au-delà d'une paroi pour entrer en contact avec une surface thermiquement isolée. 6. Thermobloc selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est muni, sur une de ses faces, d'éléments d'espacement doués d'une faible conductibilité thermique. 7. Thermobloc selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits éléments d'espacement possèdent la forme d'une bande cohérente continue. 8. Thermobloc selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque élément d'espacement possède la forme de sections de bande espacées dans le sens axial. 9. Récipient de stockage comportant au moins deux compartimonts amovibles dont l'un est réalisé en un matériau thermique- ment isolant, chacun étant évidé de manière que lorsque les deux compartiments sont assemblés, il se forme un espace à l'intérieur dudit récipient, une boîte de conservation réalisée en un matériau thermoconducteur adapté à l'intérieur dudit espace, et un thermobloc doué d'une conductibilité thermique élevée et disposé en contact thermiquement conducteur avec une paroi do ladite boite, caractérisé en ce que ledit thermobloc est conforme à l'une des revendications 1 à 8. 10. Récipient de stockage selon la revendication 9 et corpor- tant un thermobloc selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'extrémité de la goupille qui n'est pas en contact avec ladite substance se prolonge à l'intérieur d'une cavité formée dans la paroi du récipient de conservation contiguë, en position fer- mée dudit compartiment ou après emboîtement dans ladite paroi. 11. Récipient de stockage selon la revendication 9 ou 10, ca- caractérisé en ce qu'un dispositif est prévu pour maintenir la bo5- te dans une position déterminée à l'intérieur dudit espace. 12. Récipient selon l'une des revendications 9 à 11, caract moi Ps deux parois opposées de la boîte de conservation sont munies Ce- bandes en un matériau de faible conductibilité thermique, lesdl- tes bandes délimitant des espaces d'air isolants. 13. Récipient de stockage selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que lesdites bandes sont en liège. 14. Récipient de stockage selon la revendication 12, caraci:é- risé en ce que lesdites bandes sont en polyuréthanne cellulaire. 15. Récipient de stockage selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que le thermobloc est disposé à l'intérieur de la boîte de conservation de manière que toutes les faces dudit bloc, à l'exception d'une, soient en contact avec les faces de la boîte commune, ladite face étant munie de bandes en un matériau de faible conductibilité thermique délimitant entre elles des es- paces d'air isolants. l'une 16. Récipient selon/des revendications 9 à 15, caractérisé (n ce que la boite de conservation est plus petite que ledit espace grace à quoi il se forme un vide therniquement isolant autour dc ladite boîte. 17. Récipient selon la revendication 16,caractérisé en cc que ledit vide a une largeur de 5 à 15 mm.