Brevet FR2833074A1 — publié le 20030606

La présente invention concerne un perfectionnement du fonctionnement des emballages isothermes à température dirigée pour le transport des produits pharmaceutiques sensibles à la température, caractérisée en ce que ces emballages sont équipés d'accumulateurs thermiques de masse adaptable à la valeur en eau du contenu à protéger, cette masse thermique étant réalisée par l'apport d'une quantité variable de blocs thermiques PTH remplis d'eau pure, et dont la quantité est prédéterminée. Cette prédétermination des besoins thermiques permet l'emploi d'une caisse isotherme d'épaisseur de paroi standardisée, aux fins de contrôle de la température interne de la charge utile dans toutes les configurations de température extérieure rencontrée lors du transport, en été ou en hiver. En outre, cette disposition autorise l'emploi d'eau pure pour le remplissage des blocs thermiques réalisés en matière souple, ce qui permet un recyclage aisé par la réduction des volumes des blocs qui peuvent être vidés de leur eau après usage, cette disposition étant particulièrement adaptée à un usage unique et qui facilite l'élimination des effluents liquides, contrairement aux accumulateurs thermiques remplis de saumures à base de sels chimiques. Habituellement, le froid est apporté par des moyens réfrigérants tels que des pains de glace contenant un mélange d'eau et de sels formant une saumure. Ainsi, ces mélanges apportent dans l'emballage une quantité de froid plus importante du fait qu'ils abaissent le point de fusion de la glace à une température toujours inférieure à 0 C. Toutefois, la présence de tels composants chimiques dans l'eau pure présente plusieurs inconvénients, parmi lesquels on peut citer : - le risque de souiller le contenu de l'emballage en cas de crevaison accidentelle du pain de glace lors de son dégel, - la difficulté d'élimination de l'emballage perdu, - ainsi que la pollution qui résulte du rejet des saumures chimiques à l'égout. Contrairement aux dispositions habituellement rencontrées dans le fonctionnement de ce type d'emballage, plusieurs perfectionnements dans l'invention qui suit, permettent d'utiliser des pains de glace ne contenant que de l'eau pure : Les avantages de cette nouvelle disposition sont les suivants : - Elle permet d'éliminer sans risques les pains de glace usagés dans la filière des D. I. B (Déchets Industriels Banaux), - L'emploi d'eau pure offre une solution économique, - De plus, le risque de souillure du contenu de l'emballage par un épanchement accidentel des sels de saumure chimique disparaît, - Cette disposition présente l'avantage d'offrir une appréciable réduction des volumes de déchets après que les pains de glace usagés aient été simplement vidés de l'eau qu'ils contiennent ; - Les mêmes blocs thermiques PTH peuvent être placés selon plusieurs disposition particulières, destinées : 0 soit à constituer une réserve de froid en régime de fonctionnement été 0 soit à augmenter la masse thermique de la charge utile lorsque celle-ci est insuffisante pour assurer sa bonne tenue en température, en régime été , comme en régime hiver . - Enfin, le nombre de blocs thermiques est aisément ajustable aux besoins thermiques liés aux conditions climatiques été ou hiver que devra subir l'emballage isotherme durant son transport, par des dispositions particulières des blocs qui sont prédéterminées et adaptables à tous les régimes de fonctionnement demandés. Le dispositif selon l'invention est destiné particulièrement à être utilisé pour confectionner des emballages à usage unique dont les composants sont aisément séparables par vidange et tri et individuellement recyclables pour le transport de produits médicaux sensibles à la température, et devant être conservés typiquement entre +4 à +8 C pendant 72 à 96 Heures. L'emploi de blocs d'eau pure et la méthode de détermination de leur volume selon l'invention permet de remédier les inconvénients exposés précédemment. - Il comporte en effet selon une première caractéristique : - l'emploi d'eau pure pour le remplissage des blocs thermiques (eau froide ou glace), pour renforcer la masse thermique du coeur et obtenir la stabilisation thermique de la charge utile contenue dans la caisse isotherme de transport de produits pharmaceutiques à usage unique. - Ce premier perfectionnement a pu être obtenu grâce à la méthode de pré-détermination des besoins en Froid ou en Chaud, permettant la stabilisation thermique de la charge utile dans les limites imposées, par exemple : +4 C à +8 C, sans excès de froid, donc sans saumure. - En effet, la quantité de chaleur qui traverse la paroi de l'emballage isotherme lorsque celui-ci présente une épaisseur et une résistance d'isolant standardisée ne dépend pratiquement que de trois facteurs proportionnels : - la surface extérieure de l'emballage (à résistance thermique constante), - la différence de température entre la température ambiante qui règne à l'extérieur et la température de la charge utile à l'intérieur de la caisse, - et la durée d'exposition aux effets de la différence de température, exprimée en heures (cette différence étant considérée comme constante pendant la durée des essais). - Connaissant cette quantité de chaleur qui traverse la paroi de l'emballage isotherme, il est possible de diriger et de maîtriser l'élévation de la température de la charge utile contenue au coeur de l'emballage isotherme en lui donnant une masse thermique suffisante, que nous appellerons valeur équivalente en eau , telle que cette valeur soit toujours supérieure aux déperditions naturelles générées à la surface extérieure de l'emballage. Le calcul nous montre (Figure 3) que cette condition est obtenue lorsque : a'-6. a > 0 dans laquelle nous observons que : - la courbe Série 1 représente une suite croissante de valeurs de l'arête extérieure d'un emballage isotherme de forme cubique, - la courbe Série 2 représente la Surface croissante que prend cet emballage lorsque la valeur de son arête croit, selon la valeur : S = 6a2 - la courbe Série 3 représente le Volume qu'occupe cet emballage lorsque la valeur de son arête croit, selon la formule : V= a3 - la différence qui existe entre la croissance du volume et celle de la surface lorsque la valeur de l'arête croit de zéro à l'infini est telle que : a3-6a2 > 0 Nous constatons que la surface croit d'abord plus vite que le volume jusqu'à un point d'équilibre exprimé par la formule a3 = 6. a2, dont la solution est 216, avec la dimension d'arête a = 6. Au-delà de cette valeur, le volume disponible permet de disposer au coeur de l'emballage une masse équivalente en eau dénommée par la suite (PTH), dont on est certain que la stabilité thermique sera toujours supérieure à l'accroissement des déperditions thermiques directement proportionnelles à l'accroissement de la surface de l'emballage. Dès-lors, pour équilibrer un emballage isotherme, il suffit par un calcul itératif de : - définir une première valeur du volume utile recherché : V - en déduire la valeur de l'arête extérieure du cube a = racine cubique de V - définir la surface du cube : S = 6. a2 - calculer à l'aide d'un logiciel du commerce la déperdition thermique qui traverse cette surface, exprimée en Watts par degré Kelvin et par Heure, en tenant compte de la résistance des différents isolants thermiques qui composent cette paroi, et en estimant que le flux est constant pendant la durée du transport ; - calculer la quantité équivalente en eau (en grammes) qui pourrait être échauffée dans le même temps par cette quantité de chaleur, pour un échauffement donné (avec élévation limitée à +4 C par exemple) - et enfin, comparer la valeur équivalente en eau présentée par la charge utile avec la valeur obtenue par le calcul. Si la charge utile ne présente pas une masse équivalente en eau suffisante (du fait des emballages de vaccins qui présentent de nombreux vides et peu de liquides), cette masse sera complétée par des blocs thermiques (PTH) tempérés contenant la quantité d'eau nécessaire pour atteindre et dépasser la valeur d'équilibre donnée par la formule figure 1. Si le volume ainsi défini n'est pas suffisant pour permettre de placer la quantité de blocs d'eau pure nécessaire, on reprendra le calcul avec une valeur d'arête supérieure, jusqu'à obtenir une protection suffisante du coeur. - Selon une seconde caractéristique du système de maîtrise de transfert du froid, les blocs thermiques tempérés (PTH) et les blocs glacés sont disposés dans l'emballage isotherme de façon alternée afin retenir ou de libérer la chaleur qu'ils contiennent, comme il est indiqué sur la-Figure 2- Selon une troisième caractéristique, cette disposition des blocs thermiques PTH permet d'utiliser des épaisseurs d'isolation standard pour les cloisons isolantes des emballages isothermes, puisque l'adaptation de la capacité thermique est reportée sur la disposition en nombre et en emplacement des blocs thermiques (PTH), objets de la présente invention. Selon des modes particuliers de réalisation, le cloisonnement de l'emballage isotherme comprend : - Une boite isotherme (Figurel) constituée d'une cellule extérieure moulée, - Des blocs glacés (F), placé dans un emballage ouvert en carton, - Des blocs thermiques (PTH), destinés à apporter une la masse thermique ajustable à la charge utile, - En outre, ces blocs thermiques (PTH) sont munis d'une plaque réfractaire qui s'oppose à la transmission de la chaleur isolant ainsi le produit du gel en empêchant le contact direct du produit avec les blocs réfrigérants et présentant une couleur de force émissive variable qui permet de doser la diffusion du froid provenant des blocs réfrigérants contenus sur le dessus, les côtés et le fond de l'emballage isotherme. - Enfin, ces blocs thermiques (PTH) sont munis de rainures de circulation d'air qui sont réalisées dans les emballages des blocs afin d'assurer la bonne répartition du froid autour de ces blocs lors de leur rechargement par congélation et éviter le contact manuel direct lors de leur préhension. - Un couvercle de fermeture ajusté qui présente une épaisseur d'isolant égale à celle des parois extérieures de la boite isotherme. Le tout pouvant être contenu dans un emballage d'expédition en carton ondulé Standardisé. Les dessins annexés illustrent l'invention : - la Figure 1 représente en coupe le dispositif de l'invention, constitué de la boite isotherme schématisée et la disposition des blocs thermiques (PTH) remplis d'eau pure et des blocs accumulateurs de froid (F) en régime été la Figure 2 représente en coupe la configuration de la boite isotherme avec ses blocs thermiques (PTH) en régime Hiver . Selon un mode de réalisation, les matériaux caractéristiques pour l'exécution des composants isolants de cet emballage isotherme sont des matériaux de synthèse moulés à cellules fermées et à paroi d'épaisseur constante thermoformée pour la réalisation du couvercle de répartition. Le fait de faire appel pour cette réalisation à un même matériau démontable : le polystyrène choc et le polystyrène expansé PSE pour le fond, les côtés et le couvercle permet de faciliter le recyclage ultérieur de l'emballage. Selon une variante non illustrée, les moyens réfrigérants peuvent être de toute nature, dès lors qu'ils sont déposés dans la même configuration dans l'emballage isotherme. Selon une autre variante non illustrée, l'emballage carré décrit peut être réalisé selon une forme rectangulaire, polygonale, ou cylindrique. Revendications 1) Blocs thermiques PTH de masse contrôlée disposés de façon à apporter une valeur en eau variable aisément adaptable à tous les régimes thermiques-été/hiver-et ajustables à la charge utile variable d'un emballage isotherme à température dirigée ; 2) Dispositif selon la revendication 1) caractérisé en ce que cette application permet de conserver une épaisseur standardisée de la paroi de l'emballage isotherme en reportant le contrôle de la température par la mise en place d'une pluralité de blocs thermiques PTH . 3) Dispositif selon la revendication 2) caractérisé en ce que les blocs thermiques PTH sont munis d'une plaque réfractaire qui retarde la transmission de la chaleur protégeant le produit du gel en empêchant le contact direct. Cette plaque réfractaire présente en outre une couleur de coefficient d'émissivité variable qui permet de doser la diffusion du froid provenant des blocs réfrigérants contenus sur le dessus, les côtés et le fond de l'emballage isotherme. 4) Dispositif selon la revendication 2) caractérisé en ce que le Bloc thermique PTH est réalisé en matière souple pouvant être aisément vidé de l'eau pure qu'il contient, placés dans un emballage ouvert en carton, de façon à présenter un volume réduit de déchets après usage, cette disposition étant particulièrement adaptée à un usage unique ;