Brevet FR2582092A1 — publié le 19861121

Echangeur de chaleur médical et appareil d'oxvaénation comprenant un tel échangeur La présente invention se rapporte à des disposi- tifs échangeurs de chaleur utilisés dans des appareils médicaux tels que les appareils d'oxygénation. Le brevet US de Elgas et al. n% 4 451 562 décrit un échangeur de chaleur de l'art antérieur particulière- ment utile pour les appareils d'oxygénation du sang, et est cité ici comme référence. On sait qu'il est souhaitable de réduire les vo- lumes d'amorçage, notamment dans les appareils d'oxygé- nation utilisés en pédiatrie. L'inventeur a découvert que si l'on aplatissait le tube ondulé enroulé à l'intérieur d'un anneau plasti- que comme c'est le cas dans le brevet cité ci-dessus, de manière à réduire son épaisseur et l'espacement corres- pondant entre les parois de l'anneau, la réduction dans la distance étant obtenue en diminuant le diamètre inté- rieur de la paroi extérieure, le transfert thermique s'en trouvait amélioré d'une façon significative. L'inventeur a découvert également que si l'on aplatissait au moins certaines des ondulations du tube, de façon à ce que la hauteur radiale des espaces définis entre des paires d'ondulations soit réduite, ceci amé- liorait encore le transfert thermique d'une façon impor- tante. De préférence, on incorpore ces deux perfection- nements dans un seul et même mode de réalisation, ce qui permet d'obtenir des augmentations sensibles dans le transfert thermique, permettant & la fois de réduire le volume d'amorçage et d'encourir des dépenses moindres au titre des matériaux utilisés dans la construction de l'échangeur de chaleur. Un mode d'exécution de l'invention va maintenant être décrit à titre d'exemple nullement limitatif, avec référence aux figures du dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une vue en élévation latérale, partiellement en coupe, d'un mode de réalisation préféré de l'invention; et - la figure 2 est une vue en coupe agrandie se- lon la ligne 2-2 de la figure 1. La figure 1 montre un appareil d'oxygénation 10 possédant un réservoir 12 et un oxygénateur 14. Le ré- servoir 12 comprend des moyens bien connus pour la fil- tration et la séparation d'air à partir du sang veineux qui y est introduit, ainsi que les spires du tube échan- geur de chaleur 16 enveloppéesentre les parois tronconi- ques en plastique 18 et 20. Comme cela est montré à la figure 1, le tube 16 présente un rapport hauteur/largeur d'environ 2 à 1, cette forme de tube ayant été obtenue en aplatissant un tube initialement rond dans sa section transversale, en utilisant des matrices à mAchoires. Une deuxième modifi- cation de la configuration réalisée à l'étape d'aplatis- sement dont il vient d'être question a consisté & rédui- re la profondeur des ondulations du tube initialement rond et onoulé. Le tube 16 est formé à partir d'acier inoxydable 304L avec un diamètre extérieur initial de 19,05 mm (3/4 de pouce) et un diamètre de noyau d'environ 12,7 mm (1/2 pouce), les ondulations initiales étant définies, sur une section transversale longitudinale de tube, par l'alternance de demi-cercles tracés tour à tour vers l'intérieur et vers l'extérieur à partir d'une ligne sur ladite section transversale longitudinale représentant la demi-distance entre les diamètres extérieur et de noyau. La profondeur d'ondulation initiale était d'envi- ron 3,175 mm (1/8 de pouce). Après la déformation dans la matrice à mâchoi- res, les dimensions de tube extérieur sont de 11,43 mm (0,45 pouce) sur environ 24,13 mm (0,950 pouce) et la profondeur de l'ondulation 22 est d'environ 2,03 mm (0,070 pouce). Le fonctionnement de cet appareil est le sui- vant: le sang pénètre dans l'échangeur de chaleur du réservoir 12 à travers l'anneau 24 entre les parois 18 et 20, et de là s'écoule vers le bas le long des spires du tube échangeur de chaleur 16. Compte tenu de la configuration aplatie du tube 16, la zone qui reste pour l'écoulement du sang, entre la surface extérieure de celui-ci et les surfaces de pa- rois 18 et 20, se trouve fortement réduite, sans parler de la profondeur des ondulations. Ceci signifie que la vitesse d'écoulement du sang doit augmenter afin d'obte- nir le même volume de débit sanguin et également que les couches laminaires secondaires dans une direction du flux thermique doivent être plus fines, ces deux fac- teurs donnant lieu à un transfert thermique amélioré par mélange laminaire accru entre autres choses. Un facteur complémentaire réduisant la section transversale totale efficace de l'écoulement sanguin ré- side en ce que par suite de l'aplatissement, le diamètre extérieur total de l'hélice 16 du tube et par conséquent son diamètre moyen, est réduit. En même temps, en raison de l'aplatissement des ondulations 22, aussi bien le volume que l'épaisseur d'une portion donnée sont réduits, ce qui améliore da- vantage encore le transfert thermique en raison à la fois du mélange laminaire et des effets de l'épaisseur. En conséquence de tout cela, des quantités de sang plus faibles sont nécessaires pour l'amorçage et l'on peut économiser le matériau de construction, étant donné que la taille de la portion d'échange thermique nécessaire peut être réduite. D'autres modes de réalisation apparaîtront à l'homme de l'art à la lecture des revendications suivan- tes. REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur, caractérisé en ce qu'il comprend une surface (18) de logement extérieure, une surface (20), de logement intérieure et un conduit (16), maintenu entre ces surfaces et ayant une longueur de section transversale supérieure dans le sens du flux de même qu'entre ladite surface (18) de logement extérieure et ladite surface (20) de logement intérieure que dans une direction transversale à celui-ci, ledit conduit (16), comprenant des ondulations (22), s'étendant géné- ralement dans le sens du flux. 2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites ondulations (22), ont une largeur supérieure à leur épaisseur. 3. Echangeur de chaleur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit conduit (16) est un tube aplati pour présenter à la fois lesdites configura- tions en section transversale et les ondulations (22). 4. Appareil d'oxygénation, caractérisé en ce qu'il comprend l'échangeur de chaleur de l'une quelcon- que des revendications 1 à 3.