FR3076224A1 - Humidificateur de gaz a transfert de chaleur ameliore - Google Patents

Abstract

L'invention porte sur un humidificateur de gaz (24) comprenant un boitier (14) comprenant un logement (1) à réservoir et une première plaque métallique (6), et un réservoir (4) amovible comprenant une cuve (8) à eau munie d'une seconde plaque métallique (5), la seconde plaque métallique (5) venant au contact de la première plaque métallique (6) lorsque le réservoir (4) amovible est inséré dans le logement (1). Il comprend en outre au moins un élément élastique (11) venant appuyer sur le réservoir amovible (4), lorsqu'il est positionné dans le logement (1) à réservoir, de manière à repousser ledit réservoir amovible (4) en direction de la première plaque métallique (6). De préférence, il comprend plusieurs éléments élastiques (11), en particulier des lames élastiques, de préférence en forme de «V» aplati, qui sont portés par le boitier (14). Ensemble humidificateur/ventilateur médical (24, 25) comprenant un ventilateur (25) équipé d'une micro-soufflante électrique et un humidificateur (24) selon l'invention.

Description

L'invention concerne un dispositif humidificateur chauffant équipé d'un réservoir à eau amovible servant à l'humidification des gaz issus d'un appareil d'assistance respiratoire médical, dans lequel des lames ressorts permettent d'assurer un bon contact entre la plaque chauffante du réservoir à eau et de celle du boitier du dispositif humidificateur, c'est-à-dire à transfert de chaleur amélioré.

Habituellement, un dispositif d'humidification de gaz chauffant, généralement appelé humidificateur, comprend un réservoir amovible destiné à contenir un volume d'eau. Ce réservoir est configuré pour permettre le passage d'un débit d'air entre un orifice d'entrée et un orifice de sortie. Son fond comporte une plaque métallique destinée à transmettre à l'eau, de la chaleur provenant d'un boitier chauffant, dans lequel vient se loger le réservoir. Le fond du boitier comporte un élément chauffant relié à ou en contact avec une autre plaque métallique dont le rôle est de transmettre la chaleur produite par l'élément chauffant du boitier à la plaque métallique du réservoir, par l'intermédiaire de la seconde plaque métallique.

Pendant le fonctionnement de l'humidificateur, l'air provenant d'un appareil médical d'assistance ventilatoire, couramment appelé «ventilateur », entre dans le réservoir, s'y réchauffe et s'y charge en humidité grâce à l'eau qui est chauffée dans le réservoir. L'air chaud humidifié est ensuite acheminé jusqu'aux voies respiratoires d'un patient, via notamment un conduit de gaz flexible alimentant une interface respiratoire, tel un masque respiratoire ou analogue.

Lors de l'utilisation d'un tel humidificateur chauffant, il est indispensable d'assurer un bon contact entre les deux plaques métalliques, à défaut de quoi la chaleur produite par l'élément chauffant du boitier se transmet mal et des calories sont alors perdues au lieu d'être transmises à l'eau, ce qui peut engendrer une mauvaise humidification de l'air et des surconsommations électriques.

Le problème qui se pose est dès lors de s'assurer que, lorsque le réservoir amovible est inséré dans son logement du boîtier de l'humidificateur, un bon contact entre les plaques métalliques présentes dans le fond du réservoir à eau et dans le fond du boîtier de l'humidificateur soit garantie de manière à assurer un bon transfert de chaleur (i.e. des calories) entre lesdites plaques, puis vers l'eau présente dans le réservoir amovible.

La solution de l'invention concerne alors un humidificateur comprenant un boîtier comprenant un logement à réservoir et une première plaque métallique, et un réservoir amovible comprenant une cuve à eau munie d'une seconde plaque métallique, la seconde plaque métallique venant au contact de la première plaque métallique lorsque le réservoir amovible est inséré dans le logement, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un élément élastique venant appuyer sur le réservoir amovible, lorsqu'il est positionné dans le logement à réservoir, de manière à repousser ledit réservoir amovible en direction de la première plaque métallique.

Selon le cas, le réservoir de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes :

- la première plaque métallique est agencée dans le fond du logement à réservoir et la seconde plaque métallique est agencée dans le fond de la cuve du réservoir.

- il comprend plusieurs éléments élastiques.

- les éléments élastiques comprennent des lames élastiques, en particulier deux lames élastiques.

- les éléments élastiques ont une forme de «V » aplati ou une forme analogue, par exemple une forme de « Y » ou de « U ».

- il comprend des éléments élastiques agencés en parallèle, de préférence deux éléments élastiques.

- les éléments élastiques sont flexibles.

- le boîtier comprend un capot de fermeture.

- le capot de fermeture est agencé à l'extrémité supérieure du boîtier, c'est-à-dire l'extrémité opposée au fond du boîtier où est agencée la première plaque métallique.

- le capot de fermeture est monté pivotant sur le boîtier.

- le capot de fermeture est monté pivotant entre au moins une position de fermeture et au moins une position d'ouverture angulairement décalée l'une par rapport à l'autre.

- les éléments élastiques sont agencés dans le boitier.

- au moins deux éléments élastiques sont agencés en parallèle dans le boitier.

- les éléments élastiques sont solidaires d'au moins une partie du boitier.

- les éléments élastiques sont moulés avec tout ou partie du boitier.

- le boitier est formé d'une ou plusieurs parties assemblées entre elles.

- le réservoir amovible comprenant une cuve à eau fermée par un couvercle.

- les éléments élastiques viennent appuyer sur le couvercle du réservoir lorsque le réservoir est positionné dans le logement à réservoir et que le capot de fermeture est pivoté en direction du réservoir.

- le logement à réservoir est configuré et dimensionné pour recevoir le réservoir amovible, de préférence le réservoir amovible vient s'insérer en translation dans le logement.

- le boitier comprend une ouverture latérale dimensionnée pour permettre une insertion par l'utilisateur du réservoir amovible dans le logement à réservoir au travers de ladite ouverture latérale.

- les éléments élastiques sont agencés de manière à venir appuyer sur le réservoir amovible lorsque ledit réservoir amovible est inséré par l'utilisateur dans le logement à réservoir au travers de ladite ouverture latérale.

- l'insertion du réservoir amovible dans le logement à réservoir est opéré par translation au travers de ladite ouverture latérale.

- le capot pivotant est pivoté en position d'ouverture pour permettre ou faciliter l'insertion du réservoir amovible dans le logement à réservoir.

- le capot pivotant est pivoté en position de fermeture après insertion du réservoir amovible dans le logement à réservoir de manière à permettre une utilisation de l'humidificateur.

- le boitier comprend en outre un élément chauffant en contact avec la première plaque métallique.

- la cuve à eau comprenant un fond muni de la seconde plaque métallique et une paroi périphérique se projetant vers le haut à partir dudit fond.

- le couvercle est fixé solidairement à la paroi périphérique de la cuve.

- le couvercle de la cuve est amovible.

- le couvercle comprend une première portion de toit inclinée et une seconde portion de toit inclinée formant entre elles une partie de toit en « V » inversé.

- la cuve à eau a une forme générale de parallélépipède rectangle.

- le couvercle de la cuve comprend des moyens ou un système de fixation permettant de le solidariser à la paroi périphérique de la cuve, par exemple un système à emboîtement.

- le couvercle et/ou la cuve à eau est en polymère, par exemple en plastique du type polypropylène (PP).

- la première et la seconde plaque métallique sont en aluminium, en alliage d'aluminium, en acier inoxydable ou en tout autre métal ou alliage métallique présentant de bonnes propriétés de transfert de chaleur, c'est-à-dire de calories.

- l'élément chauffant est en contact avec la première plaque métallique agencée au fond du boîtier qui est elle-même en contact avec la seconde plaque métallique située dans le fond de la cuve, lorsque la cuve est insérée dans le logement de l'humidificateur.

- le capot comprenant un conduit d'évacuation de gaz humidifié en communication fluidique avec l'orifice de sortie de gaz du réservoir de l'humidificateur.

- le capot comprenant un conduit d'évacuation de gaz humidifié comprenant au moins un joint d'étanchéité, de préférence un joint torique.

Par ailleurs, l'invention concerne en outre un ensemble humidificateur/ventilateur médical comprenant un ventilateur médical équipé d'une micro-soufflante électrique et un humidificateur selon l'invention, ledit humidificateur de gaz servant à humidifier le gaz, typiquement de l'air, fourni par la micro-soufflante électrique grâce à de la vapeur d'eau générée dans humidificateur par chauffage au moyen de l'élément chauffant et des deux plaques métalliques.

L'invention va maintenant être mieux comprise grâce à la description détaillée suivante, faite à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux figures annexées parmi lesquelles :

- la Figure 1 schématise un ensemble ventilateur/humidificateur de gaz médical,

- la Figure 2 est une vue de côté montrant l'insertion du réservoir dans le boitier d'un humidificateur selon l'invention, et

- la Figure 3 montre les éléments élastiques appuyant sur le haut du réservoir,

- la Figure 4 schématise une lame élastique fixée au boitier de l'humidificateur de la Figure 2,

- la Figure 5 schématise l'action de la lame élastique de la Figure 4,

- la Figure 6 schématise l'humidificateur de la Figure 2 après insertion du réservoir dans le logement du boitier, et

- la Figure 7 représente le capot pivotant et le support de capot de l'humidificateur des Figures 2 et 6.

La Figure 1 schématise un mode de réalisation d'un ensemble ventilateur médical/humidificateur de gaz médical comprenant un ventilateur médical 25, c'est-àdire un appareil de fourniture de gaz d'assistance respiratoire, et un humidificateur de gaz 24 selon l'invention en communication fluidique (en 21) et électrique (en 19) l'un avec l'autre.

Plus précisément, le ventilateur médical 25 comprend des moyens de fourniture de gaz, telle une micro-soufflante électrique, encore appelée «turbine» ou «compresseur», permettant de fournir un flux gazeux, par exemple de l'air, à l'humidificateur 24, et des moyens de commande 20, 22, à savoir une carte électronique 20 à (micro)processeur 22.

Le flux de gaz délivré par les moyens de fourniture de gaz du ventilateur médical 25 est acheminé, via un circuit de gaz interne du ventilateur comprenant un ou plusieurs conduits de gaz ou analogue, jusqu'à une sortie de gaz 21, tel un connecteur pneumatique, assurant une communication fluidique entre le ventilateur médical 25 et l'humidificateur 24 de gaz.

Par ailleurs, l'humidificateur de gaz 24 comprend un boîtier 14 définissant un volume ou logement interne 1 destiné à recevoir un réservoir à eau 4 comprenant un bac ou cuve 8 destiné à contenir de l'eau 4d servant à humidifier le flux de gaz provenant du ventilateur 25. La cuve 8 comprend un couvercle 9, de préférence amovible, fermant le haut de la cuve 4.

La cuve 8 du réservoir à eau 4 comprend une entrée 2 de gaz sec par laquelle le gaz à humidifier provenant du ventilateur 25 pénètre dans le réservoir à eau 4 et une sortie 3 de gaz humidifié par laquelle le gaz humidifié au sein de la cuve 8 ressort du réservoir à eau 4 et est ensuite envoyé vers le patient, via une conduite de gaz (non montrée) flexible par exemple, reliée à une interface respiratoire patient de distribution de gaz, tel un masque respiratoire ou analogue. La conduite flexible peut venir se fixer, par exemple s'emboîter, à un raccord ou embout de sortie 13 porté par le capot 10 pivotant du boîtier 14, comme illustré en Figure 2.

L'humidificateur de gaz 24 comprend en outre un élément chauffant 7, telle une résistance électrique, et une première plaque métallique 6 qui sont agencés dans le fond 15 du boîtier 14 de l'humidificateur 24. L'élément chauffant 7 est commandé par les moyens de commande 20, 22 du ventilateur médical 25 et est par ailleurs en contact avec la première plaque métallique 6 de manière à chauffer la première plaque métallique 6 en réponse à un signal de commande de chauffe délivré par les moyens de commande 20, 22 du ventilateur médical 25.

Comme visible sur la Figure 1, le réservoir à eau 4 est agencé dans le boîtier 14 de l'humidificateur de gaz 24. La cuve du réservoir 4 comprend une seconde plaque métallique 5 qui est elle-même en contact mécanique, c'est-à-dire qu'elles se touchent, avec la première plaque métallique 6 agencée dans le fond 15 du boîtier 14 de manière à ce que les calories (i.e., la chaleur) générées par l'élément chauffant 7 et transmises à la première plaque métallique 6 puissent passer ensuite à la seconde plaque métallique 5, puis à l'eau 4d de la cuve 8 de sorte de chauffer cette eau.

Plus précisément, la seconde plaque métallique 5 est agencée dans le fond 4a de la cuve 8 du réservoir 4, lequel fond 4a définit avec la paroi périphérique 4b de la cuve 8 du réservoir 4, un volume interne 4c contenant l'eau 4d à chauffer qui sert à humidifier le gaz fourni par le ventilateur médical 25. L'eau 4d contenue dans le réservoir 4 est donc vaporisée par chauffage au contact de la seconde plaque métallique 5. Les plaques métalliques 5, 6 sont par exemple en aluminium, en alliage d'aluminium ou en acier inoxydable.

Le ventilateur médical 25 est alimenté en courant électrique par une alimentation 17 en courant électrique, par exemple le secteur délivrant un courant ayant une tension entre 110 et 230 V. Le courant fourni par la source de courant électrique 17 est acheminé par un câble électrique venant se raccorder électriquement au ventilateur 25 au niveau d'un connecteur électrique amont 18. Le ventilateur médical 25 est quant à lui raccordé électriquement à l'humidificateur de gaz 24 par un connecteur électrique aval 19 ou analogue. Le courant électrique est ensuite acheminé depuis le connecteur électrique aval 19 jusqu'à l'élément chauffant 7 par un ou plusieurs câbles électriques 23.

Le couvercle 9 forme un toit amovible qui ferme l'ouverture située en haut de la cuve 8. Il est rendu solidaire de la paroi périphérique 4b de la cuve 8, grâce à un système de fixation adapté, par exemple un système par emboîtement ou analogue porté par la cuve 4, le couvercle 9 ou les deux. Le système de fixation assure aussi une étanchéité fluidique entre le couvercle 9 et le rebord périphérique supérieur de la cuve 8. A cette fin, ceux-ci viennent par exemple s'emboîter l'un dans l'autre. Ceci permet de rendre le couvercle 9 amovible, c'est-à-dire détachable ou démontable, ce qui permet de remplir aisément la cuve 4 du réservoir 8 avec de l'eau, lorsqu'elle est vide.

Dans le mode de réalisation des Figures 1 à 6, la cuve 8 à eau est parallélépipédique rectangle, c'est-à-dire ici de section rectangulaire. Elle comprend donc 4 parois se faisant face 2 à 2, i.e. parallèles 2 à 2 et perpendiculaires 2 à 2, incluant deux petites parois et deux grandes parois, les petites parois ayant une largeur inférieure à celle des grandes parois, la hauteur des petites et des grandes parois étant égale. Bien entendu, la cuve 8 pourrait avoir une autre forme.

L'insertion du réservoir 8 dans le logement 1 du boîtier 14 de l'humidificateur de gaz 24 est illustré en Figure 2. Comme on le voit, le réservoir 8 est introduit dans le logement 1 par une ouverture latérale 14b pratiquée dans la paroi périphérique du boîtier

14, en particulier dans l'une 14a des faces du boîtier 14, par exemple la face avant 14a, d'un boîtier 14 de forme parallélépipédique.

L'insertion par l'utilisateur du réservoir 8 dans le boîtier 14 se fait au travers de l'ouverture latérale 14b et selon un mouvement de translation (flèche F1 de Fig. 2). Le capot pivotant 10 est, lors de cette insertion, dans sa position d'ouverture de manière à permettre et/ou faciliter l'insertion dudit réservoir 8 dans le logement 1 du boîtier 14.

Lorsque le réservoir 8 est positionné dans son logement 1 du boîtier 14 (Fig. 6), les première et seconde plaques métalliques 6, 5 viennent se positionner face à face et en contact l'une avec l'autre.

Une fois le boîtier 14 en position dans le logement 1, qui est configuré et dimensionné pour le recevoir, c'est-à-dire le loger, le capot 10 pivotant est rabattu en position de fermeture, via un pivotement autour de son axe 12, en direction des plaques métalliques 5, 6, c'est-à-dire vers le bas (cf. flèche F2) sur la Figure 2. Le passage interne de l'embout 13 tubulaire est alors en communication fluidique avec l'orifice de sortie 3 du réservoir 8.

Dans le mode de réalisation présenté en Figure 2, afin de garantir une bonne étanchéité fluidique notamment au niveau des orifices d'entrée 2 et de sortie 3 de gaz du réservoir 4 de l'humidificateur de gaz 24, le couvercle 9 qui forme un « toit » recouvrant et fermant le haut de la cuve 8 est configuré de façon particulière, à savoir en forme de « V » inversé. Des joints toriques ou autres moyens d'étanchéité peuvent être prévus pour améliorer l'étanchéité fluidique entre le boîtier 14 et le réservoir 8.

La Figure 6 représente l'humidificateur de gaz 24 de la Figure 2 après insertion du réservoir 8 dans le logement 1 du boîtier 14 de l'humidificateur de gaz 24 et après basculement du capot 10 pivotant en position de fermeture, c'est-à-dire lorsque l'humidificateur de gaz 24 est prêt à être raccordé à un ventilateur médical 25, comme schématisé en Figure 1. Lorsque le capot 10 est en position rabattue, c'est-à-dire de fermeture, il vient appuyer sur le haut du réservoir 8. Dit autrement, lorsque l'utilisateur referme, par pivotement autour de l'axe 12, le capot 10 agencé au niveau de la partie haute ou extrémité supérieure 14c du boîtier 14, ce capot 10 vient appuyer sur le réservoir 8, c'est-à-dire exercer une pression verticale permettant de plaquer le fond 4a à plaque métallique 6 de la cuve 4 du réservoir 8 contre l'autre plaque métallique 6 située dans le fond du boîtier, elle-même en contact avec un élément chauffant 7, telle une résistance ou analogue, ce qui permet d'assurer une transmission de chaleur vers l'eau.

Selon la présente invention, afin d'améliorer ce contact entre les deux plaques 5, 6 métalliques, il est prévu un ou plusieurs éléments élastiques 11 venant appuyer sur le réservoir amovible 4, lorsqu'il est positionné dans le logement 1 du boîtier 14 de l'humidificateur 24, de manière à repousser le réservoir amovible 4 en direction de la première plaque métallique 6, c'est-à-dire vers le fond 1 5 du boîtier 14.

Préférentiellement, on prévoit deux éléments élastiques 11, de préférence agencés en parallèle l'un de l'autre.

Comme illustré en Figure 3 et 7, les éléments élastiques 11 sont agencées au niveau de l'extrémité supérieure 14c du boîtier 14. En particulier, dans le mode de réalisation de la Figure 3, le boîtier 14 comprend une partie supérieure 14c comprenant un support 16 pour le capot 10, lequel support 16 est situé au niveau et/ou formant tout ou partie de l'extrémité supérieure 14c du boîtier 14, qui reçoit le capot 10 pivotant et porte les deux éléments élastiques 11.

Préférentiellement, les deux éléments élastiques 11 sont situés de part et d'autre du boîtier 14, c'est-à-dire sur des parois 26 opposées et se faisant face au sein du boîtier 14 de l'humidificateur, comme visible sur la Figure 7.

Ces éléments élastiques 11 peuvent être des lames élastiques, par exemple formant un «V» aplati, comme illustré en Figures 3 à 5, ou avoir toute autre forme adaptée, par exemple des formes en « Y », en « U » ou autre.

Plus précisément, comme illustré en figure 4, chaque élément élastique 11 comprend deux bras 11a venant se raccorder à une base-support 11b qui est solidaire du capot 10 pivotant, de manière à avoir, dans ce mode de réalisation, une forme générale en « Y » ou en « V » ; bien entendu, d'autres formes sont possibles.

Les éléments élastiques 11 sont préférentiellement formés d'une pièce avec tout ou partie du reste du boîtier 14. Dans ce cas, ils sont avantageusement réalisés en polymère.

Afin de plaquer le réservoir 8 dans le logement 1 de sorte que les deux plaques métalliques 5, 6 soient bien en contact l'une avec l'autre, les éléments élastiques 11 viennent appuyer sur le haut du réservoir 14, typiquement le couvercle 9 du réservoir 8 lorsque le réservoir 8 est inséré dans le logement 1 via l'ouverture latérale 14b au travers de laquelle il est introduit par l'utilisateur.

Ainsi, en Figure 5, on a schématisé la flexibilité élastique (Flèches FE) des bras 11 portés par les parois 26 se faisant face au sein du boîtier 14, qui sont représentés avant leur contact avec le couvercle 9 du réservoir 8 (en trait plein : — ) et lorsqu'ils sont en contact avec le couvercle 9 du réservoir 8 (en trait non plein :.....).

Comme on le voit, de par leur forme en « V », ces bras 11 en polymère des deux éléments élastiques 11 subissent une déformation élastique lorsque le réservoir 8 est inséré dans le logement 1 interne du boîtier 14, ce qui permet de plaquer, sous l'effet de la force élastique qui en résulte, le réservoir 8 dans le boîtier 14 de sorte qu'un bon contact mécanique puisse s'établir entre les première et seconde plaques métalliques 5,

6 afin de garantir un passage efficace des calories de la première 6 à la seconde plaque et donc un bon chauffage de l'eau se trouvant dans la cuve du réservoir 8.

L'humidificateur de gaz 24 de l'invention peut être utilisé pour humidifier un gaz respiratoire, en particulier de l'air, provenant d'un ventilateur médical 25 et destiné à être fourni aux voies aériennes d'un patient.

Claims (12)

1. Revendications

   1. Humidificateur de gaz (24) comprenant :

   - un boîtier (14) comprenant un logement (1) à réservoir et une première plaque métallique (6), et

   - un réservoir (4) amovible comprenant une cuve (8) à eau munie d'une seconde plaque métallique (5), la seconde plaque métallique (5) venant au contact de la première plaque métallique (6) lorsque le réservoir (4) amovible est inséré dans le logement (1), caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un élément élastique (11) venant appuyer sur le réservoir amovible (4), lorsqu'il est positionné dans le logement (1) à réservoir, de manière à repousser ledit réservoir amovible (4) en direction de la première plaque métallique (6).
2. 2. Humidificateur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la première plaque métallique (6) est agencée dans le fond (15) du logement (1) à réservoir et la seconde plaque métallique (5) est agencée dans le fond (4a) de la cuve (8) du réservoir (4).
3. 3. Humidificateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs éléments élastiques (11 ).
4. 4. Humidificateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments élastiques (11) comprennent des lames élastiques, de préférence en forme de « V » aplati.
5. 5. Humidificateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des éléments élastiques (11) agencés en parallèle, de préférence deux éléments élastiques (11).
6. 6. Humidificateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments élastiques (11) sont agencés dans le boîtier (14), de préférence les éléments élastiques (11) sont moulés avec tout ou partie du boîtier (14).
7. 7. Humidificateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un capot de fermeture (10) monté pivotant (12) sur le boîtier (14).
8. 8. Humidificateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réservoir (4) amovible comprend une cuve (8) à eau fermée par un couvercle (9).
9. 9. Humidificateur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les éléments élastiques (11) viennent appuyer sur le couvercle (9) du réservoir (4) lorsque le réservoir (4) est positionné dans le logement (1) à réservoir.
10. 10. Humidificateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le logement (1) à réservoir est configuré et dimensionné pour recevoir le réservoir (4) amovible, de préférence le réservoir (4) amovible vient s’insérer en translation dans le logement (1).
11. 11. Humidificateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier (14) comprend en outre un élément chauffant (7) en contact avec la première plaque métallique (6).
12. 12. Ensemble humidificateur/ventilateur médical (24,25) comprenant un ventilateur (25) équipé d’une micro-soufflante électrique et un humidificateur (24) selon l'une des revendications précédentes.