Domaine technique

[1] La présente invention concerne le domaine des systèmes lit à atmosphère contrôlée.

Art antérieur

[2] Il est connu d’utiliser un système lit pour protéger un patient atteint par exemple de troubles du système immunitaire ou respiratoire, afin de leur fournir une atmosphère contrôlée, filtrée des particules et/ou des agents pathogènes. Pour cela, le système lit comprend un lit, une enceinte sensiblement fermée entourant le lit, et un moyen de filtration apte à filtrer au moins l’air contenu dans ladite enceinte.

[3] La demande de brevet CN 109966070 décrit un tel dispositif dans laquelle un lit est positionné au sein d’une enceinte disposée sur un cadre rigide. Le cadre rigide intègre dans son plafond des systèmes d’insufflation d’air avec filtration vers le bas et le haut du lit et d’extraction d’air en son centre avec filtration également.

[4] La demande de brevet US 2015/0025 décrit une enceinte dans laquelle se trouve un patient, notamment dans un lit, laquelle enceinte comprend un sas d’entrée et un système de filtration de l’air intérieur où l’air est aspiré au dessus de la tête de lit et rejeté à l’intérieur de l’enceinte à proximité du sas d’entrée.

[5] Maintenant, l’utilisation d’un tel système lit est bruyant et difficilement transposable en dehors du cadre hospitalier où il est impératif de mieux prendre en compte l’usage et le confort d’utilisation.

Exposé de l’invention

[6] Les inventeurs ont maintenant développé un système lit qui permet d’améliorer significativement la qualité de l’air filtré au sein de l’enceinte tout en offrant un silence et un confort optimal à son utilisateur. [7] En conséquence, l'invention a pour objet un système lit à atmosphère contrôlée, comprenant un lit 1 , une enceinte 2 sensiblement fermée entourant le lit 1 , un système de filtration 3 comprenant : une entrée 31 , un moyen de filtration 32, un diffuseur 34 et un moyen de circulation 33 apte à faire circuler l’air de l’entrée 31 jusqu’au diffuseur 34 en traversant le moyen de filtration 32, caractérisé en ce que :

[8] - l’enceinte comprend une base confondue avec le lit, quatre murs verticaux et un plafond 21 , où un ou les deux murs latéraux comprend une porte ouvrante ou coulissante afin de permettre l’entrée ou la sortie de l’utilisateur ;

[9] - le système de filtration 32 est disposé dans le plafond 21 de l’enceinte 2,

[10] - l’entrée 31 est disposée sur une face externe de l’enceinte 2 du côté du pied 12 du lit 1 , de telle manière à prendre l’air à l’extérieur de l’enceinte 2 ; le diffuseur 34 est disposé sur une face interne de l’enceinte 2, sensiblement horizontalement, au-dessus de la tête 11 du lit 1 , de telle manière à diffuser l’air filtré à l’intérieur de l’enceinte 2 ; et

[11] - l’enceinte (2) comprend encore une ouverture (22) disposée verticalement dans un mur de celle-ci du côté du pied (12) du lit (1 ), laquelle ouverture (22) permanente, lorsque la filtration fonctionne, relie l’intérieur à l’extérieur de l’enceinte (2).

[12] Selon une caractéristique préférée, l’ouverture 22 est disposée à proximité de l’entrée 31.

[13] Selon une autre caractéristique, l’ouverture 22 présente une taille supérieure ou égale à 50 % de la taille du diffuseur 34 pour ne pas perturber le flux d’air dans l’enceinte 2 et ainsi limiter le niveau sonore dans l’enceinte 2 pour l’utilisateur lors du fonctionnement.

[14] Selon une autre caractéristique, l’entrée 31 est disposée dans une face verticale du plafond 21.

[15] Selon une autre caractéristique, le moyen de filtration comprend un préfiltre 321 disposé en amont du moyen de circulation 33. [16] Selon une autre caractéristique, le moyen de filtration comprend encore un filtre 322 disposé en aval du moyen de circulation 33.

[17] Selon une autre caractéristique, le moyen de filtration comprend encore un ionisateur 323, de préférence un réacteur à plasma.

[18] Selon une autre caractéristique, le diffuseur 34 couvre préférentiellement au moins un quart de la surface du lit 1. Avantageusement, cette surface, en ce qu’elle conforme le diffuseur 34 selon un cône très ouvert et de grande ouverture de sortie, permet de très nettement réduire le niveau de bruit produit à l’occasion de la diffusion.

[19] Selon une autre caractéristique, le plafond 21 est sensiblement parallélépipédique.

[20] L’invention a également pour objet un procédé de filtration de l’air d’un système lit telle que défini précédemment, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de mise en route du moyen de circulation 33 relié à une source de puissance.

Brève description des dessins

[21] [Fig 1] représente, en vue de face, un mode de réalisation particulier d’un système lit selon l’invention.

[22] [Fig 2] illustre, en vue de côté, un mode de réalisation particulier d’un système lit selon l’invention.

[23] [Fig 3] représente, en perspective cavalière, un mode de réalisation particulier d’un système lit selon l’invention.

[24] D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront plus clairement de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins sur lesquels :

Description détaillée de l’invention

[25] Selon un premier aspect, illustré à la figure 1, l’invention concerne un système lit à atmosphère contrôlée. Un tel système lit comprenant un lit 1 , une enceinte 2 sensiblement fermée entourant le lit 1 qui comprend une base confondue avec le lit, quatre murs verticaux et un plafond 21 , où un ou les deux murs latéraux comprend une porte ouvrante ou coulissante afin de permettre l’entrée ou la sortie de l’utilisateur, et un système de filtration 3 apte à filtrer l’air avant de le diffuser dans l’enceinte 2. Pour cela le système de filtration 3 comprend : une entrée 31 , un moyen de filtration 32, un diffuseur 34 et un moyen de circulation 33 apte à faire circuler l’air de l’entrée 31 jusqu’au diffuseur 34 en traversant le moyen de filtration 32 où :

[26] - le système de filtration 32 est disposé dans un plafond 21 de l’enceinte 2,

[27] - l’entrée 31 est disposée sur une face externe de l’enceinte 2 du côté du pied 12 du lit 1 , de telle manière à prendre l’air à l’extérieur de l’enceinte ; et

[28] - le diffuseur 34 est disposé sur une face interne de l’enceinte 2, sensiblement horizontalement, au-dessus de la tête 11 du lit 1 , de telle manière à diffuser l’air filtré à l’intérieur de l’enceinte 2 ; et

[29] - l’enceinte (2) comprend encore une ouverture (22) disposée verticalement dans un mur de celle-ci du côté du pied (12) du lit (1 ), laquelle ouverture (22) permanente, lorsque la filtration fonctionne, relie l’intérieur à l’extérieur de l’enceinte (2). [30] Le lit 1 est un lit standard. L’enceinte 2 entoure le lit 1 de manière sensiblement fermée afin de limiter les échanges d’air entre l’intérieur et l’extérieur. Pour cela, l’enceinte 2, par exemple de forme parallélépipédique, comprend une base, quatre murs verticaux et un plafond 21 avec un ou les deux murs latéraux comprenant une porte ouvrante ou coulissante afin de permettre l’entrée ou la sortie de l’utilisateur. Ladite au moins une porte est avantageusement refermée lorsque le système lit et la filtration sont actives.

[31] Afin que l’air puisse cependant quitter l’enceinte 2, une ouverture 22, reliant l’intérieur à l’extérieur de l’enceinte 2, est pratiquée dans l’enceinte 2. Cette ouverture 22, si elle est permanente, lorsque la filtration fonctionne, peut cependant être sélectivement fermée partiellement ou totalement lorsque la filtration ne fonctionne pas, ou afin de varier le débit d’air sortant. [32] L’ouverture 22 constitue la sortie d’air du système lit et est avantageusement disposée à proximité de l’entrée 31 . Ceci favorise une réutilisation préférentielle de l’air sortant de l’enceinte 2 pour alimenter le système lit en air. En outre, l’ouverture 22 présente une taille suffisante pour ne pas perturber le flux d’air dans l’enceinte 2 et ainsi limiter le niveau sonore dans l’enceinte 2 pour l’utilisateur lors du fonctionnement. Ainsi, l’ouverture 22 présente une taille supérieure ou égale à 50 % de la taille du diffuseur 34, de préférence supérieure ou égale à 80 %, de manière encore plus préférée supérieure ou égale à 90 %. [33] Afin de filtrer l’air diffusé dans l’enceinte 2, un système de filtration 3 est utilisé. Le système de filtration 3 forme avantageusement une conduite étanche à l’air et comprend les éléments suivants disposés en séquence. La conduite débute avec une entrée 31 qui permet à l’air d’entrer dans le système de filtration 3 et se termine par un diffuseur 34 qui permet à l’air de sortir du système de filtration 3. Afin de réaliser la circulation de l’air, un moyen de circulation 33 est encore disposé en tout point entre l’entrée 31 et le diffuseur 34. Ce moyen de circulation 33 comprend avantageusement un extracteur, un ventilateur ou tout moyen équivalent, apte à mettre l’air en circulation. Un moyen de filtration 32 est utilisé pour réaliser la filtration et peut être disposé en tout point entre l’entrée 31 et le diffuseur 34. Ainsi la circulation oblige l’air à traverser le moyen de filtration 32. Ainsi, le système de filtration 3 prend de l’air au niveau de son entrée 31 et le rejette filtré au niveau de son diffuseur 34.

[34] Le pied 12 du lit 1 est l’endroit où l’utilisateur place les pieds. Une telle disposition de l’entrée 31 du côté du pied 12 du lit 1 est particulièrement avantageuse en ce qu’elle permet de limiter les nuisances sonores liées à l’aspiration de l’air au niveau de la tête 11 du lit 1 , améliorant ainsi le confort pour l’utilisateur.

[35] Ainsi, de manière avantageuse, le niveau sonore mesuré à l’intérieur de l’enceinte 2 d’un système lit selon l’invention est inférieur ou égal à 60 décibels, de préférence inférieur ou égal à 50 décibels, de manière encore plus préférée inférieur ou égal à 40 décibels.

[36] La tête 11 du lit 1 est l’endroit où l’utilisateur place la tête. Ainsi l’air filtré est diffusé non loin de la tête de l’utilisateur. Le diffuseur 34 présente une grande surface, par exemple une surface couvrant au moins un quart de la surface du lit 1. Une telle surface permet de bien diffuser l’air filtré. De plus cette surface, en ce qu’elle conforme le diffuseur 34 selon un cône très ouvert et de grande ouverture de sortie, permet de très nettement réduire le niveau de bruit produit à l’occasion de la diffusion. [37] Le système de filtration 3 est disposé à l’intérieur d’une paroi, par exemple horizontale, fermant l’enceinte 2 par le haut, soit le plafond 21 de l’enceinte 2. Selon un mode de réalisation préféré, ledit plafond 21 est sensiblement parallélépipédique.

[38] Selon une autre caractéristique avantageuse de l’invention, l’entrée 31 est disposée dans une face verticale du plafond 21. L’entrée 31 étant disposée au pied 12 du lit 1 , et le système de filtration 3 étant disposé en plafond 21 de l’enceinte 2, l’entrée 31 est alors disposée, comme sur la figure 1 , dans le mur vertical de l’enceinte 2 situé au pied 12 et en partie haute de ce mur vertical. [39] Le système de filtration 3 prend, via l’entrée 31 , de l’air à l’extérieur de l’enceinte 2. Cet air, une fois filtré, est diffusé, via le diffuseur 34, à l’intérieur de l’enceinte 2.

[40] Afin de réaliser la filtration, le moyen de filtration 32 comprend tout élément nécessaire en fonction du besoin : filtrage des particules, avec un ou plusieurs filtres adaptés à la taille et densité des particules et/ou des pathogènes que l’on souhaite filtrer ainsi qu’à la sévérité du filtrage recherché.

[41] Selon un mode de réalisation possible, un préfiltre 321 est disposé, par exemple, en amont du moyen de circulation 33. Selon un autre mode de réalisation possible alternatif ou complémentaire, un filtre 322 est disposé, par exemple, en aval du moyen de circulation 33. Ainsi, le préfiltre 321 peut, par exemple, être dimensionné pour stopper les particules les plus grosses, afin de ne pas charger inutilement un filtre 322 dimensionné pour stopper les particules les plus fines. Alternativement, le préfiltre 321 peut être dimensionné pour stopper les particules, tandis que le filtre 322 est en charge de stopper les pathogènes. Un tel préfiltre 321 apte à retenir les grosses particules peut être constitué d’un matériau souple alvéolaire de type mousse, par exemple du polyéther, ou encore d’un tissu.

[42] De manière avantageuse, le moyen de circulation 33 est apte à faire circuler l’air à un débit compris entre 100 et 500 m ³ /s, de préférence à un débit compris entre 200 et 400 m ³ /s, de manière encore plus préférée à un débit compris entre 250 et 300 m ³ /s.

[43] Le filtre 322 peut être constitué d’un ou plusieurs matériaux poreux, fibreux, granulaires ou de leur mélange. De manière avantageuse, ledit filtre 322 a une épaisseur suffisante pour permettre une filtration de l’air efficace. Typiquement, ledit filtre a une épaisseur d’au moins 8 mm, de préférence d’au moins 10 mm et, de manière encore plus préférée, d’au moins 15 mm.

[44] Alternativement, ledit filtre 322 peut être formé, d’une superposition de plusieurs couches d’un même matériau ou de différents matériaux. A titre d’exemple d’une superposition d’au moins deux couches, de préférence d’au moins trois couches ou quatre couches et, de manière encore plus préférée, d’au moins cinq ou six couches. De manière avantageuse, la ou les couches de matériaux formant le filtre 322 présentent un profil linéaire ou en V de sorte d’augmenter la surface de filtration.

[45] Selon un mode de réalisation particulier, le filtre 322 peut être un filtre à air à haute efficacité de type HEPA. On entend par filtre HEPA un dispositif capable de filtrer, en un passage, au moins 99,97 % des particules de diamètre supérieur ou égal à 0,3 pm.

[46] Selon un mode de réalisation particulier, un système lit selon l’invention peut comprendre un ionisateur 323. Un tel ionisateur 323 est relié à une source de puissance électrique et peut être disposé en tout point entre l’entrée 31 et le diffuseur 34. Il peut compléter tout préfiltre 31 ou filtre 322 ou encore remplacer l’un d’eux ou les deux. [47] Avantageusement, un tel ionisateur 323 est un réacteur à plasma, par exemple de type à électrode corona, est un moyen très performant de réaliser une filtration tant des particules que des pathogènes. Aussi, avantageusement, le moyen de filtration 32 comprend encore un réacteur à plasma 323. Un tel réacteur à plasma 323 comprend au moins une cellule plasma à effet corona comprenant une électrode polarisée sensiblement en forme d’aiguille et une électrode de terre, disposée en regard de l’électrode polarisée, comprenant un cylindre sensiblement centré sur l’électrode polarisée et un film poreux sensiblement plan perpendiculaire à l’électrode polarisée. Un tel ionisateur est ainsi apte à générer un plasma que le flux d’air viendrait traverser, ce qui permettait de charger électriquement les particules présentes dans l’air afin que celles-ci soient retenues dans au moins un filtre électrostatique. Un tel ionisateur est bien connu de l’homme du métier.

[48] Selon un mode de réalisation particulier, ledit au moins un filtre électrostatique d’un ionisateur 323 est réalisé en matière minérale telle que le verre ou la céramique, et de manière particulièrement préférée en fibre de verre.

[49] A titre d’exemple, un tel ionisateur 323 est décrit dans le brevet français FR 3065615. [50] Dans le cas où le système lit selon l’invention comprendrait un tel ionisateur 323, la source de puissance électrique sera choisie de telle manière à pouvoir délivrer une tension suffisante pour que l’ionisateur puisse générer un plasma. Il est ainsi entendu que la source de puissance électrique peut inclure un transformateur permettant d’élever la tension du courant. [51] Avantageusement, dans le cas où le système lit selon l’invention comprend un ionisateur 323, un filtre peut être situé en aval de l’ionisateur apte à retenir les particules ionisées afin de permettre leur dégradation par réaction avec l’ozone créée par ledit ionisateur 323.

[52] Toujours avantageusement, dans le cas où le système lit selon l’invention comprend un ionisateur 323, un catalyseur peut être situé en aval dudit ionisateur, apte à décomposer l’ozone produit lors de l’ionisation. Un tel catalyseur peut être choisi parmi le charbon actif, la zéolithe ou l’oxyde de manganèse (MnC ), qui sont apte à permettre une décomposition rapide de l’ozone et des oxydes d’azote à température ambiante. Un tel catalyseur prend de manière préférée la forme d’un substrat en nid d’abeille, par exemple en aluminium, lequel est recouvert d’oxyde de manganèse. Avantageusement, un tel substrat en nid d’abeille devra présenter une épaisseur d’au moins 10 mm pour présenter une efficacité suffisante dans la neutralisation de l’ozone.

[53] Avantageusement, un système lit selon l’invention comprend un interrupteur apte à commander l’alimentation électrique du moyen de circulation 33 et de l’éventuel ionisateur 323. Alternativement, un tel interrupteur peut être commandé à distance, par exemple à l’aide d’une télécommande.

[54] De manière avantageuse, le système lit selon l’invention comprend un programmateur. On entend par programmateur un système mécanique ou électronique, par exemple une unité centrale de traitement, capable de commander le fonctionnement du moyen de circulation 33 et de l’éventuel ionisateur 323 du système lit selon l’invention, sur des plages temporelles prédéfinies. [55] Selon un mode de réalisation particulier, ledit interrupteur est un interrupteur temporisé apte à permettre le réglage par l’utilisateur de la durée de fonctionnement du système de filtration 3 de l’air.

[56] Selon un mode de réalisation alternatif, un système lit selon l’invention peut comprendre au moins un capteur apte à mesurer la qualité de l’air circulant dans le système. De manière non exhaustive, le au moins un capteur peut être un capteur de composés organiques volatils (COV), un capteur de particules fines, par exemple un capteur de particules fines dont le diamètre est inférieur à 10 pm (PM 10) et/ou un capteur de particules fines dont le diamètre est inférieur à 2,5 pm (PM 2.5), un capteur de dioxyde de carbone, un capteur de monoxyde de carbone, un capteur de dioxygène, etc. [57] Avantageusement, le au moins un capteur transmet les mesures qu’il réalise à une unité centrale de traitement apte à commander le fonctionnement du moyen de circulation 33 et/ou de l’éventuel ionisateur 323 lorsque les valeurs mesurées franchissent une valeur seuil prédéterminée. [58] Selon un second aspect, l’invention a pour objet un procédé de filtration de l’air de l’enceinte d’un système lit selon l’invention comprenant l’étape de mise en route du moyen de circulation 33 relié à la source de puissance.

[59] Avantageusement, le procédé selon l’invention permet une filtration efficace de l’air. La bonne qualité de la filtration peut être évaluée sur la base de différents paramètres, et à titre d’exemple la concentration en composés organiques volatils (COV), la concentration en particules fines, telle que la concentration en particules fines dont le diamètre est inférieur à 10 pm (PM 10) et/ou la concentration en particules fines dont le diamètre est inférieur à 2,5 pm (PM 2.5), la présence de pathogènes, etc. Exemple :

[60] Un système lit selon l’invention est installé et le système de filtration 3 est mis en fonctionnement, à un débit de 265 m ³ /s.

[61] La puissance sonore mesurée dans l’enceinte 2 du système lit, au niveau de la tête 11 du lit 1 est de 40 décibels, soit un niveau suffisamment bas pour ne pas porter atteinte au confort de l’utilisateur lors de son sommeil.

[62] La qualité de l’air projeté par le diffuseur 34 au niveau de la tête 11 du lit 1 est analysée. Il apparaît qu’après 5 minutes d’utilisation la quantité de particules présentes dans l’air a été diminuée de plus de 99,8 %. D’autre part, après 1h d’utilisation, la concentration en formaldéhyde, un polluant cancérogène volatil très présent dans les peintures ou les colles, dans l’air est nulle.

[63] Il a également été montré que le fonctionnement du système lit selon l’invention permet d’améliorer significativement la qualité de l’air dans la pièce où ce dernier est installé. Ainsi, dans une pièce confinée de 22 m ² où le système de filtration d’un système lit selon l’invention fonctionne à un débit d’air de 265 m ³ /s, la quantité de particules ayant un diamètre supérieur à 0,3 pm a été réduite de 98,7%.

[64] Finalement, le système selon l’invention permet donc d’améliorer très significativement la qualité de l’air de l’utilisateur sans affecter son sommeil puisque son fonctionnement se révèle très silencieux.]