Brevet FR2622960A1 — publié le 19890512

L'invention concerne le domaine de la production de flux laminaire stérile et plus particulièrement les unités de production de flux laminaire stérile, à circulation verticale, utilisées pour limiter les problemes d'aérobiocontamination, dans les activités médico- chirurgicales, les industries vétérinaires, pharmaceutiques et agro- alimentaires ou encore les industries propres comme l'électronique, la micro-electronique, micro-mecanique ou aero-spatiale. Que ce soit dans le domaine medical ou électronique et mecanique de précision, la présence de corps étrangers et particulièrement de bactéries ou particules inertes, est tout à fait préjudiciable. Dans le domaine médical, les bacteries, transportees par les surfaces cutanées, les vêtements, les micro-particules liees aux postillons, a la toux ou éternuements, sont la cause d'infections pouvant parfois être très graves, notamment lors des ouvertures opératoires, au niveau desquelles l'individu ne dispose d'aucune défense. Dans le domaine des industries propres (micro- eélectroniques, micro-mecaniques...) les bactéries jouent un role néfaste, non pas par leur pouvoir pathogène, mais par leur nature particulaire, au meme titre que les poussieres ou nombreuses particules liées à la desquamation, dans la mesure ou elles peuvent jouer le r8le d'interférences ou provoquer de mauvais contacts entre les différents éléments. La difficulté d'élimination de ces différentes particules ou bactéries est liée, d'une part à leur taille, de l'ordre du micron ou de quelques dizaines de microns, et d'autre part à leur quantité et à leur nature ubiquitaire. Afin de remédier à ce problème, les salles d'operation, les unités de fabrication et de conditionnement de produits stériles, ainsi que les ateliers de fabrication de certains matériels comportant de la microélectronique par exemple, sont equipes de systèmes d'aération par air stérile et à flux laminaire. Le flux laminaire est le flux d'air par lequel la totalité de l'air à l'intérieur d'une enceinte ou d'une -2- zone, se déplace à une vitesse uniforme, le long de lignes parallèles, avec un minimum de turbulences. L'écoulement laminaire de l'air est obtenu grâce à la structure des filtres absolus, qui peuvent être à "petits plis" ou a "plis profonds", ces derniers procurant, à degré de filtration égal, un meilleur écoulement. L'obtention d'un flux d'air laminaire, ne comportant ni tourbillon, ni perturbation assure une bonne conservation de l'aseptie du volume balayé. Le flux laminaire sterile trouve une application particulièrement interessante dans le domaine chirurgical, au niveau des salles d'opération. Le flux laminaire utilise peut etre integral ou partiel, orienté verticalement ou horizontalement. Le flux laminaire horizontal évite le dépot de particules sur l'ouverture operatoire, particulierement celles emises par le chirurgien au cours de l'intervention. Le volume balaye par le flux est immédiatement lave, sans que les particules emises aient le temps de parcourir une distance appréciable dans l'axe vertical. Les appareils d'éclairage du champ opératoire n'ont pas besoin d'être spécialement étudiés sur le plan aerodynamique et les bras suspendus de distribution de fluide et autres supports peuvent rester en place. Par contre, dans ce cas, au moins une des parois de la salle d'opération est totalement envahie par la machinerie de pulsion de l'air. L'ouverture opératoire peut être contaminee si un membre de l'equipe médicale s'interpose entre le mur soufflant et le patient. Il y a également un risque d'infection, si, par exemple, un abcès s'ouvre. Tout ce qui se trouve en aval sera touche. Le flux laminaire vertical utilise des techniques identiques à celles employées pour le flux horizontal mais, dans ce cas, le flux est dirigé du haut vers le bas. Dans le cas d'un flux intégral, l'air est pulsé à partir de la totalité d'une des cloisons de la salle d'operation et repris par la surface entière de la cloison -3- opposée. Le flux se comporte ainsi à la manière d'un piston qui agit sur la totalité du volume du local. Ce type de construction entraine de nombreux inconvenients, notamment au niveau de la réalisation, car la salle d'operation doit être pratiquement bâtie au centre des locaux contenant la machinerie de soufflage, des gaines de reprise d'air, des emplacements des filtres et pré-filtres logis dans les parois. Les deux parois utilisées deviennent indisponibles car aucun matériel ne doit les obstruer. Etant donné la complexité et l'importance de la machinerie mise en oeuvre, le flux laminaire intégral n'est pratiquement pas utilise. Si on utilise un flux partiel, l'air pulsé n'est pas repris et la machinerie chargée de la pulsion du flux laminaire peut être intégrée à l'une des parois de la salle ou etre indépendante du local. Dans ce cas celui-ci n'a pas à subir de modification de structure. Le flux partiel est cependant moins efficace que le flux intégral car l'absence de reprise du flux peut provoquer des turbulences néfastes à l'aseptie du volume d'air balaye. Les differentes installations connues, dans ce domaine, sont donc très complexes et très couteuses. La presente invention a pour but de proposer un dispositif permettant de résoudre ces inconvenients. L'invention a pour objet une unité de production de flux laminaire stérile permettant une utilisation tres souple, grâce à des dimensions et à une conception originales. Ce dispositif est susceptible d'être utilise dans tous les cas ou un volume d'air stérile est requis, et sera tout particulièrement applicable aux cabinets veterinaires, services de pédiatrie, micro-électronique ou autres, pour lesquels l'encombrement et le coût des instaliations anterieures etaient prohibitifs. Selon l'invention, l'unité de production de flux laminaire sterile, a circulation verticale, est constituee -4- d'un caisson mobile comportant les moyens de production et de propulsion du flux d'air, associes a un préfiltre. Il comprend également une colonne porteuse s'etendant vers le haut à partir du caisson, ainsi qu'une hotte partant de la partie supérieure de la colonne, pour venir se positionner au-dessus du caisson. Cette hotte est munie d'un filtre et d'une grille pour la distribution du flux en direction du caisson. La colonne porteuse assure le transport du flux, du caisson vers la hotte. Selon une disposition particulièrement interessante, la partie inférieure du caisson comporte des moyens de reprise du flux d'air, de façon à réaliser un flux intégral entre la hotte et ce caisson. Ces moyens de reprise du flux d'air comportent un déflecteur disposé sous un orifice prévu dans le fond du caisson, lequel orifice est associe au préfiltre. Dans un mode de réalisation particulier, la surface supérieure du caisson peut recevoir un plan de travail réglable en hauteur. Toujours selon l'invention l'encombrement de la hotte est supérieur a celui du plan de travail et elle déborde au-dessus de celui-ci au niveau de sa partie avant et sur ses cotes lateraux. Toujours selon l'invention, la hotte comprend des moyens de régulation du chauffage du flux d'air ainsi que des moyens permettant une auto-régulation cutanée. Selon une disposition particulière la hotte est munie d'un plateau de commande comportant l'ensemble des moyens assurant la mise en oeuvre et le controle du dispositif. Selon une autre disposition particulière, la hotte comprend un déflecteur assurant la correction et la répartition du flux sur toute la surface du filtre. Mais l'invention sera encore illustree sans etre aucunement limitée par la description suivante d'un mode de réalisation particulier donné a titre d'exemple et représente sur les dessins annexes dans lesquels: -5- - la figure 1 est une vue en perspective de l'unité de production de flux laminaire selon l'invention, - la figure 2 est une vue de coté et en coupe de l'unité de production representée figure 1. - la figure 3 est une vue en coupe de la hotte de distribution, selon 3-3 de la figure 2, - la figure 4 représente, en vue agrandie et en coupe, les moyens d'isolation de l'unité de production. Tel que représenté sur les figures 1 et 2, l'unite de production 1 de flux laminaire est constituee d'un caisson inférieur 2 surmonté, au niveau de sa partie arrière, d'une colonne porteuse 3 qui s'étend vers le haut et qui supporte elle-même une hotte de distribution 4. La hotte 4 s'etend vers l'avant a partir de la partie superieure 31 de la colonne porteuse 3 et vient se positionner au-dessus du caisson 2. Les trois parties constitutives 2, 3, 4 de l'unite 1 délimitent ainsi un volume libre 5 de travail auquel on peut accéder par la partie avant et les c6tés latéraux de l'unité 1. Le caisson 2 est monté sur des roues 6 de préférence freinées, de façon à assurer la mobilité de l'ensemble 1; éventuellement il peut comporter une paire de pieds 7 comme représenté figures 1 et 2. Le flux d'air stérile. est généré dans le caisson 2 et les moyens de production de ce flux consistent en un moteur à rotor en disque 21. Comme ont peut le voir figure 2, ce moteur électrique 21 est loge dans la partie arriere du caisson 2. Il se compose de deux stators montés sur l'axe, qui entrainent le rotor situe entre eux et sur lequel est fixée la roue. L'utilisation d'un tel système, monte sur coussinets, permet l'obtention d'un moteur très peu bruyant et ne présentant aucune vibration. L'air produit par le ventilateur 21 est ensuite canalisé par une conduite 22 jusqu'a l'entrée 32 de la colonne porteuse 3, creuse et de section rectangulaire. Le flux d'air ainsi généré est véhiculé, par l'intermédiaire de la conduite 22 et de la colonne 3, pour -6- arriver au niveau de la hotte de distribution 4. Cette hotte 4 renferme un déflecteur 41 assurant la répartition uniforme du flux sur le filtre absolu 42, par lequel transite l'intégralité du flux d'air produit au niveau du caisson 2. Le déflecteur 41 consiste en une simple plaque métallique, inclinée de l'arrière vers l'avant, occupant l'intégralité de la largeur de la hotte 4 et s'étendant environ sur les deux tiers de sa longueur, en partant de l'arriere; elle permet ainsi de répartir de façon uniforme, la pression du flux d'air sur le filtre 42. Ce filtre absolu 42 est maintenu en place dans la hotte 4 par l'intermédiaire de moyens de fixation 44, il est destiné à purifier le flux d'air pour obtenir le degré d'aseptie necessaire au travail que l'on désire effectuer. A titre d'exemple, en milieu chirurgical, les installations tendent à se situer en "classe 100", c'est-a-dire produisent un flux d'air comportant au maximum quatre particules de 0,5 micron et aucune superieure ou égale à 5 microns, par litre d'air. Pour d'autres travaux, la "classe 10 000" sera suffisante, c'est-a-dire que chaque litre d'air produit comporte quatre cents particules maximum de 0,5 micron et au maximum 2,3 particules supérieures ou égales à 5 microns. Ce filtre absolu 42 a une structure déterminée à "petits plis" ou "plis profonds", de façon a obtenir, associé a la pression en amont du filtre, un écoulement laminaire de l'air a partir de la hotte 4. Ces deux paramètres: structure du filtre et pression du flux, déterminent la vitesse d'écoulement du flux d'air qui sera de vingt sept mètres par minute + six metres par minute. La partie inférieure de la hotte 4 comprend une grille de distribution 45 occupant la quasi totalité de la surface de la hotte 4. Cette grille 45 peut par exemple être réalisée en inox ou aluminium, perforée de trous de deux mm de diamètre. - 7 - Le flux d'air stérile, sortant de la hotte distri- butrice 4, est un flux d'air délivré en filets parallèles et rectilignes, dirigés verticalement vers le bas, c'est-à-dire vers la surface superieure 23 du caisson 2, ou dans certaines réalisations, vers un plan de travail 24. La surface de distribution du flux laminaire est superieure à la surface de la partie 23, ou à la surface du plan de travail 24 du caisson 2. Ainsi, lorsque l'unite fonctionne, le flux laminaire stérile occupe l'intégralité du volume surmontant ces parties inférieures 23 ou 24, et déborde au niveau de la partie avant et des c6tés latéraux du caisson 2 pour former une barrière de protection contre les particules. Ce flux "débordant", ne rencontrant pas les surfaces 23 ou 24, arrive au niveau de la partie inférieure du caisson 2, lequel caisson 2 comporte, à ce niveau, des moyens de reprise du flux d'air par aspiration. Cette reprise d'air est réalisée sous le caisson 2 qui comporte à cet effet une plaque 26, réalisée en métal ou matiere plastique par exemple, et qui sert de déflecteur. Ce déflecteur 26 est surmonté par un orifice 14 situé dans le fond du caisson 2, au niveau de sa partie avant; cet orifice 14 sert à la reprise de l'air et est associe a un préfiltre 27 occupant toute sa surface et assurant une premiere retention des bactéries et particules. Cette reprise d'air permet l'obtention d'un flux laminaire intégral entre la hotte 4 et le caisson 2. L'air généré par l'unité de production 1 peut être chauffé au moyen d'un système de chauffage disposé dans le caisson 2. Dans ce cas, la hotte 4 comprend des moyens de regulation du chauffage du flux d'air. Ces moyens peuvent consister en une sonde associée à un système de commande ayant une action directe sur le chauffage. Il est également possible d'associer à ce chauffage des moyens permettant une auto-régulation cutanee. L'unité 1 de production du flux laminaire est également equipee de sécurités "trop chaud" et d'un système de surveillance de l'encrassement des filtres. -8- La surface superieure 23 du caisson 2 peut recevoir un plan de travail 24, constitue, soit d'une simple plaque d'aluminium ou inox, pour les usages industriels, laboratoires d'analyses ou cabinets vétérinaires, soit d'un berceau orientable et tournant, à usage pédiatrique. Afin de procurer un confort maximum de travail, le caisson 2 est alors muni d'un système de réglage de la hauteur du plan de travail. Ce réglage en hauteur est réalisé par l'intermédiaire d'un vérin 28 alimenté par une centrale hydraulique 29 située à l'avant et en partie haute du caisson 2. Deux lampes 8 sont disposées dans la hotte 4, de part et d'autre de la grille de distribution 45, pour procurer un eclairage d'ambiance approprie à l'utilisation de l'appareil. La commande et le fonctionnement de l'unité 1 sont réalisés par l'intermédiaire d'un tableau de commande et de controle 9. Ce tableau 9 comprend l'ensemble des moyens permettant la mise en marche, le reglage ainsi que le controle des différents paramètres a surveiller. Il comprend à cet effet, en particulier, un interrupteur de commande générale, une commande de la vitesse du flux avec son controle, un système de programmation de la température, un interrupteur d'éclairage d'ambiance, une commande de la hauteur du plan de travail, ainsi qu'un ensemble de contr8le des différents paramètres associés à des alarmes. Le colmatage du filtre 42 est controlé au moyen d'un pressostat qui surveille la pression en amont dudit filtre 42, lequel pressostat sert de témoin et d'avertisseur. Toutes les parois de l'unité de production 1 sont recouvertes d'une isolation 10 assurant l'insonorisation du dispositif. La structure de cette isolation est représentée figure 4; elle est située directement au contact des plaques métalliques constituant le chassis dé l'unité 1 et elle comprend une épaisseur de mousse 11 de deux mm d'épaisseur environ suivie d'une feuille de plomb 12 en sandwich avec, de l'autre c6té, une couche de 28 mm -- 9-- d'épaisseur environ de mousse à picot 13. L'unité de production de flux laminaire stérile à circulation verticale, selon l'invention et telle que représentée sur les figures 1 et 2, permet diverses operations, interventions, ou fabrication, dans des conditions d'aseptie correcte. Ce systeme occupe un faible volume et ne necessite aucun equipement spécial au niveau de la pièce. Il est également tout à fait possible de transferer ce matériel dans un lieu ou secteur déterminé, à volonté, permettant ainsi une grande souplesse d'utilisation. Les dimensions de l'appareil et en particulier de la hotte et de la table de travail sont à déterminer suivant l'utilisation désiree. Les signes de référence, insères après les caractéristiques techniques mentionnees dans les revendications, ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières, et n'en limitent aucunement la portee. - 10 - - REVENDICATIONS - 1.- Unité de production de flux laminaire stérile a circulation verticale caracterisee en ce qu'elle est constituée: - d'un caisson (2) mobile comportant les moyens de production et de propulsion (21) du flux d'air, associes à un préfiltre (27), - d'une colonne porteuse (3) s'étendant vers le haut à partir du caisson (2), 1o - d'une hotte (4) partant de la partie superieure (31) de la colonne (3) pour venir se positionner au- dessus du caisson (2), ladite hotte (4) étant munie d'un filtre (42) et d'une grille (45) pour la distribution du flux en direction du caisson (2). 2.- Unité de production de flux laminaire selon la revendication 1, caracterisee en ce que la colonne porteuse (3) assure le transport du flux, du caisson (2) vers la hotte (4). 3.- Unité de production de flux laminaire selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caracterisee en ce que la partie inferieure (25) du caisson (2) comporte des moyens de reprise du flux d'air de façon à réaliser un flux intégral entre la hotte (4) et le caisson (2). 4.- Unité de production de flux laminaire selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens de reprise du flux d'air comportent un déflecteur (26) dispose sous un orifice (14) situé dans le fond du caisson (2) et associe au préfiltre (27). 5.- Unité de production de flux laminaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la surface supérieure (23) du caisson (2) est apte à recevoir un plan de travail (24). 6.- Unité de production de flux laminaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le caisson (2) comporte des moyens permettant le réglage en hauteur du plan de travail (24). 7.- Unité de production de flux laminaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en - il - ce que l'encombrement de la hotte (4) est supérieur à celui du plan de travail (24), ladite hotte (4) débordant au-dessus de celui-ci au niveau de sa partie avant et sur ses cotes lateraux. 8.- Unite de production de flux laminaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la hotte (4) comprend des moyens de régulation du chauffage du flux d'air ainsi que des moyens permettant une auto-regulation cutanee. -9.- Unité de production de flux laminaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la hotte (4) est munie d'un tableau de commande (9) comportant l'ensemble des moyens assurant la mise en oeuvre et le controle du dispositif. 10.- Unité de production de flux laminaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caracterisee en ce qu'elle est munie d'un éclairage d'ambiance constitué de deux lampes latérales (8) disposées dans la hotte. 11.- Unité de production de flux laminaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisee en ce que la hotte (4) comprend un déflecteur (41) assurant la correction et la répartition du flux sur toute la surface du filtre (42).