Brevet FR2579888A1 — publié le 19861010

PROCEDE ET APPAREIL DE REGULATION DE LA TEMPERATURE D'UN FLUIDE CALOPORTEUR A UN NIVEAU DE TEMPERATURE PREDETERHINE, ET UTILISATION DE CE PROCEDE OU DE L'APPAREIL POUR REALISER UNE HYPO-HYPERTHERMIE MEDICALE L'invention concerne un procédé et un appareil de régulation de la température d'un fluide caloporteur à un niveau de température prédéterminé, ainsi que l'utilisation de ce procedé ou de l'appareil pour réaliser une hypo-hyperthermie médicale. On connait actuellement sur le marché divers appareils permettant de réaliser une hypo- et/ou hyperthermie médicale dont les indications thérapeutiques sont en général les suivantes - le réchauffement des opérés en cours d'intervention et en post opératoire - le réchauffement des patients en état de choc (traumatisés, noyés, intoxiqués...) - le refroidissement des opérés compte tenu du fait que certaines chirurgies nécessitent un abaissement de la température du malade puis un réchauffement en cours ou en fin d'intervention (chirurgie cardiaque, neurochirurgie) - le refroidissement des hyperthermies résistantes à la chimiothérapie appropriée (soins intensifs et urgences) - une cryothérapie localisée sur les plaies post opératoires douloureuses, cette technique étant promise à une large utilisation - la conservation des corps à 4 OC avant traitement nécrologique ultérieur (en particulier dans les pays chauds). On trouve actuellement de petits appareils constituant des réchauffeurs, comprenant un bac à eau, un thermo-plongeur destiné à réchauffer l'eau, ou des résistances externes, un thermostat ainsi qu'une pompe, de manière à véhiculer l'eau jusqu'à un dispositif d'utilisation, tel qu'une couverture. Le prix de tels petits appareils est relativement modeste, mais ces appareils présentent l'inconvénient majeur de n'assurer qu'une fonction unique de réchauffage, et ils ne peuvent donc être utilisés que pour réaliser un réchauffement des patients ou une hyperthermie. Ces appareils ne sont pas utilisables pour réaliser un refroidissement des malades ou une hypothermie. Om connaît d'autre part de gros appareils permettant de chauffer un fluide caloporteur ou de le refroidir.Ces appareils comprennent une électronique de régulation, un bac à eau avec thermo-plongeur, un groupe de production de-froid utilisant un compresseur avec un échangeur thermique et une pompe de circulation. Ces gros appareils n'ont pas été utilisés dans la pratique car leur prix, leur poids et leur encombrement sont prohibitifs. La présente invention concerne donc le nouveau problème technique consistant en la fourniture d'une solution qui permette de chauffer ou de refroidir à volonté un fluide caloporteur avec une infrastructure particulièrement simple, tout en étant particulièrement fiable. La présente invention résoud ce nouveau problème technique pour la première fois. Selon un premier aspect, latprésente invention fournit un procédé de régulation de la température d'un fluide caloporteur à un niveau de température prédéterminé, dit température de consigne, de préférence pour alimenter un ou plusieurs dispositifs, tels que des couvertures, dont la fonction est de chauffer ou refroidir la température centrale ou périphérique d'un patient, caractérisé en ce qu'on réalise un ou plusieurs thermo éléments type Peltier, formés par la jonction d'un fil métallique de nature différente ; on dispose lesdits thermo-éléments en contact d'échanges thermiques avec ledit fluide caloporteur ; on prévoit une source de courant électrique continu que l'on relie audit thermoélément par l'intermédiaire d'un inverseur de polarité ; on détecte la température du fluide caloporteur, ou de préférence dudit patient ; et on alimente les thermoéléments en courant continu d'une polarité réalisant un dégagement thermique si la température détectée est inférieure à la température de consigne ou d'unepolarité inverse réalisant une absorption de chaleur si la température détectée est supérieure à la température de consigne. De préférence, selon un procédé de l'invention, on stoppe l'alimentation en courant continu des thermo-éléments si l'écart, mesuré entre la température détectée et la température de consigne, est faible, c~est-à-dire avantageusement ne dépasse pas un ou plusieurs degrés selon la précision de la régulation recherchée.Selon un mode de réalisation particulièrement préféré du procédé selon l'invention, les thermoéléments type Peltier précités, sont inclus dans des dissipateurs formant eux-mêmes un réservoir pour le fluide caloporteur. Selon une caractéristique particulièrement préférée, le fluide calopoteur est un liquide, avantageusement de l'eau. Selon un mode de réalisation particulier, le fluide caloporteur est de l'eau glycolée, de préférence contenant d'environ 10 à environ 30 % en poids de glycol.Selon encore une autre caractéristique du procédé selon l'invention, lorsque la température de départ du fluide caloporteur est comparativement basse relativement à la température de consigne, on immerge au moins un élément thermo-plongeur dans le fluide caloporteur, de manière à accélérer le réchauffage du fluide caloporteur, avantageusement pour l'amener à une température voisine de la température de consigne sélectionnée.La présente invention concerne également, selon un deuxième aspect, un appareil de régulation de la température d'un fluide caloporteur à un niveau de température prédéterminé, dit température de consigne, de préférence pour alimenter un ou plusieurs dispositifs, tels que des couvertures, dont la fonction est de chauffer ou refroidir la température centrale ou périphérique d'un patient, comprenant un réservoir de fluide caloporteur, un ou plusieurs éléments de chauffage ou de refroidissement dudit fluide caloporteur, et de préférence un organe de circulation dudit fluide dudit réservoir et dudit dispositif audit réservoir, caractérisé en ce qu'au moins certains desdits éléments de chauffage ou de refroidissement sont constitués par des thermoéléments type Peltier formés par la jonction de métaux de nature différente disposés en contact d'échanges thermiques avec ledit fluide caloporteur ; une source de courant électrique continu est reliée, au moins temporairement, à chaque thermo-élément par l'intermédiaire d'un inverseur de polarité ; des moyens de détection de température, détectant la température dudit fluide caloporteur et leur transmettant un dispositif de régulation ; et un dispositf de régulation comportant des moyens d'affichage de ladite température de consigne, alimentant en courant continu lesdits thermo-éléments, éventuellement modifiant la polarité dudit courant continu délivré aux thermo-éléments en agissant sur ledit inverseur en fonction de la valeur de la température détectée relativement à la température de consigne. Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, cet appareil est en outre caractérisé en ce que les thermo-éléments précités, type Peltier, sont inclus dans le dissipateur, formant eux-mêmes le réservoir du fluide caloporteur. Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, l'appareil selon l'invention comprend un premier ensemble d'éléments dissipateurs disposés dans ledit réservoir et en contact avec la paroi du réservoir, et un deuxième ensemble d'éléments dissi pateurs disposés à l'extérieur dudit réservoir ; et en ce que les thermo-éléments Peltier sont disposés entre lesdits premier et deuxième ensembles d'éléments dissipateurs, de préférence dans des ouvertures ménagées dans une plaque intermédiaire thermo-isolante.De préférence, le premier ensemble précité d'éléments dissipateurs est formé par des ailettes, disposées sensiblement verticalement, tandis que le deuxième ensemble d'éléments dissipateurs est formé par des ailettes disposées sensiblement horizontalement. Comme mentionné précédemment, le fluide caloporteur est de préférence constitué par de l'eau, de préférence par de l'eau contenant du glycol. Une variante de réalisation, actuellement préférée, consiste à utiliser de l'eau contenant d'environ 10 à environ 30 %, mieux encore, environ 20 % en poids de glycol. La présente invention concerne encore, selon un troisième aspect, une utilisation du procédé ou de l'appareil, précédemment décrit pour réaliser une hypoet/ou hyperthermie médicale. De préférence, pour cette utilisation, la valeur de consigne précitée est la valeur d'hypo- ou d'hyperthermie souhaitée, et dans ce cas on prévoit une sonde de détection de la température du patient. Grâce à l'invention, on aboutit à une grande simplification de réalisation de la régulation de la température d'un fluide caloporteur à un niveau de température prédéterminée, avec un appareil de dimensions réduites, pouvant être utilisé aisément pour réaliser une hypo-hyperthermie médicale. Un autre avantage réside dans le fait que le coût de fabrication d'un tel appareil selon l'invention est particulièrement modeste.Enfin, le fonctionnement est particulièrement simple, tandis que la régulation est également très fiable. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaltront à la lumière de la description explicative qui va suivre, relativement à un mode de réalisation actuellement préféré de l'invention, représenté aux dessins annexés, donné simplement à titre d'illustration, et qui ne saurait donc, en aucune façon, limiter la portée de l'invention. Dans les dessins - la figure 1 présente une vue schématique, avec arrachement partiel, partiellement explosée de la partie essentielle d'une premier mode de réalisation d'un appareil de régulation de la température d'un fluide caloporteur selon la présente invention, selon la flèche I en chiffre romain de la figure 2 - la figure 2 représente une vue d'ensemble de l'appareil, représentant en détail le dispositif de régulation - la figure 3 représente l'utilisation préférée de l'appareil faisant l'objet des figures 1 et 2 pour réaliser une hypo-hyperthermie d'un patient, représentant schématiquement un dispositif, tel qu'une couverture, dont la fonction est de chauffer ou refroidir la température centrale ou périphérique d'un patient. En référence aux figures 1 à 3, un appareil selon l'invention de régulation de la température d'un fluide caloporteur à un niveau de température prédéterminé, dit température de consigne, est représenté par le numéro de référence général 1. Cet appareil est prévu de préférence pour alimenter un ou plusieurs dispositifs, tels que des couvertures désignées par le numéro de référence général 2 à la figure 3, dont la fonction est de chauffer ou de refroidir la température centrale ou périphérique d'une patient. Cet appareil comprend, de manière connue en soi, un réservoir 4 de fluide caloporteur 6, un ou plusieurs éléments de chauffage 8 ou de refoidissement du fluide caloporteur 6 et de préférence un organe 50 de circulation dudit fluide, dudit réservoir #, audit dispositif 2 et dudit dispositif 2, audit réservoir. Cet appareil est caractérisé selon l'invention en ce qu'au moins certains desdits éléments 8 de chauffage ou de refroidissement sont constitués par des thermoéléments type Peltier 10, représentés à la figure 1 et qui sont formés par la jonction de métaux de nature différente. Ces thermo-éléments type Peltier sont disposés en contact d'échanges thermiques avec le fluide caloporteur 6, comme cela est clairement compréhensible à partir de la figure 1 notamment. Cet appareil comprend également une source de courant électrique continu, représentée par le numéro de référence général 12 à la figure 2, qui est reliée, au moins temporairement, à chaque thermoélément 8, par l'intermédiaire d'un inverseur de polarité 14. Cet appareil comprend en outre des moyens de détection de température 16, détectant la température dudit fluide, et la transmettant à un dispositif de régulation, représenté par le numéro de référence général 18 à la figure 2. Ce dispositif de régulation 18 alimente en courant continu lesdits thermo-éléments type Peltier 10, et éventuellement modifie la polarité dudit courant délivré auxdits thermo-éléments en agis sant sur l'inverseur de polarité 14 en fonction de la valeur de la température détectée par les moyens de détection 16 relativement à la température de consigne. Selon un mode de réalisation préféré, concernant l'utilisation de l'appareil selon l'invention pour réaliser une hypo-hyperthermie médicale, la valeur de consigne est la valeur d'hypothermie ou d'hyperthermie souhaitée et l'appareil comprend en outre une sonde 20, représentée schématiquement sur la figure 2, de détection de la température du patient. Selon une variante de réalisation actuellement préférée, les thermo-éléments Peltier 10 sont inclus dans les dissipateurs 22, 24 et 26, 28, respectivement, comme clairement visible à la figure 1, formant eux-mêmes le réservoir 4 de fluide caloporteur. Selon le mode de réalisation représenté, les thermo-éléments Peltier 10 sont disposés dans des ouvertures 30 pouvant être traversantes, ménagées dans les parois latérales, telles que 32, 34 du réservoir 4.Selon le mode de réalisation représenté, actuellement préféré, l'appareil selon l'invention comprend un premier ensemble d'éléments dissipateurs 22, 26, disposé dans le réservoir 4 et en contact avec la paroi du réservoir, et un deuxième ensemble d'éléments dissipateurs 24, 28, disposé à l'extérieur dudit réservoir 4, tandis que les thermoéléments Peltier 10 sont disposés entre lesdits premier et deuxième ensembles d'éléments dissipateurs, comme cela est clairement visible à la figure 1. Selon ce même mode de réalisation, actuellement préféré, les éléments dissipateurs 22, premier ensemble d'éléments, comprennent une pluralité d'ailettes 23, disposées par exemple sensiblement verticalement et réunies ensemble sur une semelle commune constituant la paroi latérale 32 du réservoir.La construction est identique pour les éléments dissipateurs 26, comprenant des ailettes 27, réunies sur une semelle commune 34, constituant la paroi latérale verticale opposée du réservoir. De l'autre côté de cette paroi verticale 32 ou 34, on dispose de préférence une plaque thermo-isolante 36, 38, comportant des ouvertures telles que 40, dans lesquelles sont insérés individuellement les thermo-éléments Peltier 10. Il est à noter que les éléments dissipateurs 24, 28, externes au réservoir 4, sont également constitués par des ailettes ou plaques réunies ensemble à un élément support commun 42, 44, respectivement disposé ici de préférence latéralement relativement aux plaques. Mais une plaque formant semelle peut réunir ces ailettes ou plaques. Ces ailettes sont de préférence disposées perpendiculairement par rapport aux ailettes internes, c'est-à-dire, ici, horizontalement. On peut prévoir des éléments thermo-chauffants additionnels, incorporés dans toutes les parois du réservoir qui, ici, présentent une forme sensiblement parallélépipédique. Selon une autre caractéristique de l'invention, le fluide caloporteur est de préférence formé par un liquide, encore de préférence par de l'eau. D'une façon tout à fait préférée, ce fluide caloporteur est de l'eau contenant du glycol, avec de préférence une teneur en glycol comprise entre environ 10 et environ 30 % en poids, et mieux encore, d'environ 20 % en poids. Selon encore une autre caractéristique de l'appareil selon l'invention, celui-ci comprend un élément chauffant complémentaire, dit thermo-plongeur 46, plongeant dans le fluide 6, par exemple par l'intermédiaire d'un orifice 48, disposé sur la face supérieure du réservoir 4, et servant à un chauffage rapide du fluide caloporteur. Ce thermo-plongeur 46 est de préférence disposé sensiblement au centre du réservoir. L'appareil selon l'invention comprend également une pompe 50 symbolisée à la figure 2 et visible à la figure 3 de la circulation du fluide caloporteur entre le réservoir 4 et le dispositif 2, tel qu'une couverture. On prévoit également avantageusement un ventilateur 52, de préférence centrifuge à fort débit, exprimant les calories ou les frigories dissipées par l'ensemble thermoélément 10. Le schéma d'alimentation électrique et/ou électronique est représenté en détail à la figure 2. Celui-ci comprend un fil conducteur 60 relié à la terre et deux fils d'alimentation en courant alternatif 62, 64. Sur le fil 62 on a prévu une protection générale 66 et un interrupteur général 68. On prévoit un voyant 70 de mise sous tension de l'ensemble de l'appareil. Un voyant 72 de mise sous tension de la pompe 50 est également prévu. Ces fils 62, 64 alimentent un transformateur 74, alimentant un pont de diode 76, de manière à obtenir la source de courant continu 12. On prévoit en parallèle sur ce pont de diode, respectivement, une protection de circuit très basse tension 78 et un condensateur 80 selon la structure représentée à la figure 2. Le dispositif d'inversion de polarité 14 est disposé entre les pôles positif et négatif à la sortie du pont de diode 76 qui alimentent les thermo-éléments Peltier 10 par des fils conducteurs 82, 84, sur lesquels sont prévus des relais de puissance 86, 88 et des voyants 90, 92 formant respectivement un témoin chaud et un témoin froid. Les éléments thermo-chauffants 44 sont alimentés en courant alternatif par l'intermédiaire d'un dispositif de régulation particulier 96 réagissant à la valeur de température détectée par le dispositif de détection 16. D'autre part, le dispositif de régulation électronique 18 est classique. Il comporte des points de raccordement ou de contact 102 à 106 et deux points de raccordement A, B, des fils conducteurs du thermo-plongeur 46. La structure particulière des thermo-éléments Peltier 10 est de tout type en soi connu. En général il s'agit d'une succession de soudures entre des fils bout à bout en deux matériaux conducteurs différents, plus particulièrement en métaux de deux natures différentes. Le fonctionnement d'un tel appareil est conforme au procédé précédemment décrit et est particulièrement simple. On affiche par exemple une valeur de consigne de température à atteindre sur le dispositif de régulation électronique 18 après mise sous tension par l'interrupteur général 68. En fonction de la valeur de température détectée, soit sur le patient par la sonde 20, soit des fluides caloporteurs par la sonde 16 au travers d'un orifice 8, disposé sur la face supérieure du réservoir 4, soit les deux, on agit sur l'inverseur de polarité 14 de manière à délivrer un courant continu de polarité approprié au thermo-élément Peltier 10, de manière à chauffer le fluide caloporteur si la température détectée est inférieure à la température de consigne, soit absorbant de la chaleur si la température détectée est supérieure à la température de consigne. Ainsi, on obtient une régulation d'une manière partieulièrement simple. On peut atteindre une puissance froide d'au moins 300 Watts qui permet d'atteindre des températures négatives nécessaires par exemple à la conservation des corps. L'abaissement de température peut etre de 10 OC en 15 mn à partir de 41 OC. On peut d'autre part aisément chauffer le fluide caloporteur et réaliser le réchauffement de patients, tels que des opérés. De manière générale on peut réaliser une hypothermie ou une hyperthermie médicale, ce qui constitue l'utilisation ou l'application préférée de l'installation selon l'invention. Naturellement, on peut modifier l'invention à volonté. Ainsi, l'invention comprend tous les moyens constituants les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs diverses combinaisons. REVENDICATIONS 1. Procédé de régulation de la température d'un fluide caloporteur à un niveau de température prédéterminé, dit température de consigne, de préférence pour alimenter un ou plusieurs dispositifs, tels que des couvertures, dont la fonction est de chauffer ou refroidir la température centrale ou périphérique d'un patient, caractérisé en ce qu'on réalise un ou plusieurs thermo-éléments formés par la jonction d'un fil métallique -de nature différente ; on dispose lesdits thermoéléments en contact d'échanges thermiques avec ledit fluide caloporteur ; on prévoit une source de courant électrique continu que l'on relie audit thermo-élément par l'intermédiaire d'un inverseur de polarité ; on détecte la température du fluide, ou de préférence du patient, et on alimente lesdits thermo-éléments en courant électrique continu d'une polarité réalisant un dégagement thermique si la température détectée est inférieure à la température de consigne, ou d'une polarite inverse réalisant une absorption de chaleur si la température détectée est supérieure à la température de consigne.# 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on stoppe l'alimentation en courant continu si l'écart entre la température détectée et la température de consigne est relativement faible. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les thermo-éléments précités sont inclus dans des dissipateurs formant eux-mêmes le réservoir du fluide caloporteur. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le fluide caloporteur précité est un liquide, de préférence de l'eau contenant du glycol ou bien encore de préférence à une teneur comprise entre environ 10 et environ 30 % en poids. 5. Appareil de régulation de la température d'un fluide caloporteur (6), à un niveau de température prédéterminé, dit température de consigne, de préférence pour alimenter un ou plusieurs dispositifs (2), tels que des couvertures, dont la fonction est de chauffer ou de refroidir la température centrale ou périphérique d'un patient, comprenant un réservoir (4) de fluide caloporteur, un ou plusieurs éléments (8) de chauffage ou de refroidissement dudit fluide caloporteur et de préférence un organe (50) de circulation dudit fluide dudit réservoir audit dispositif et dudit dispositif audit réservoir, caractérisé en ce qu'au moins certains desdits éléments (8) de chauffage et de refroidissement sont constitués par des thermo-éléments type Peltier (10) formés par la jonction de métaux de nature différente, disposés en contact d'échanges thermiques avec ledit fluide caloporteur ; une source de courant électrique continu (12) est reliée au moins temporairement à chaque thermoélément (10) par l'intermédiaire d'un inverseur de polarité (14) ; des moyens de détection de température (16) détectant la température dudit fluide ; et un dispositif de régulation (18) alimentant en courant continu lesdits thermo-éléments (10) et éventuellement modifiant la polarité dudit courant continu délivré audit thermo-élément (10) en agissant sur ledit inverseur (14) en fonction de la valeur de la température détectée relativement à la température de consigne. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les thermo-éléments type Peltier précités (10) sont inclus dans des dissipateurs (22,24,26,28) formant eux-mêmes le réservoir (4) du fluide caloporteur. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que les thermo-éléments Peltier sont disposés dans des ouvertures (30 ou 40) ménagées dans les parois latérales (32 ou 34) du réservoir du fluide caloporteur. 8. Appareil selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comprend un premier ensemble d'éléments dissipateurs (22,26) disposé dans ledit réservoir et en contact avec la paroi (32,34) du réservoir, et un deuxième ensemble d'éléments dissipateurs (24,28) disposé à l'extérieur du réservoir tandis que les thermoéléments Peltier précités (10) sont disposés entre lesdits premier et deuxième ensembles dissipateurs, de préférence dans des ouvertures (40) ménagées dans une plaque intermédiaire (36,38) thermo-isolante. 9. Appareil selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le fluide caloporteur précité est un liquide, de préférence de l'eau contenant un glycol et encore de préférence contenant d'environ 10 à environ 30 % en poids de glycol. 10. Appareil selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend un élément chauffant dit thermo-plongeur (46), plongeant dans ledit fluide caloporteur et servant à un chauffage rapide du fluide caloporteur, de préférence disposé sensiblement au centre du réservoir. 11. Utilisation de l'appareil selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, pour réaliser une hypohyperthermie médicale. 12. Utilisation selon la revendication 11, caractérisée en ce que la valeur de consigne est la valeur de l'hypothermie ou de l'hyperthermie souhaitée et l'appareil comprend une sonde (20) de détection de température du patient qui est transmise au dispositif de régulation (18).