Brevet FR3057661A1 — publié le 20180420

La présente invention concerne un débitmètre à oscillation fluidique à dimensionnement précis et spécifique utilisable en oxygénothérapie, et un dispositif de suivi ou d'observance d'un traitement d'oxygénothérapie équipé d'un tel débitmètre à oscillation fluidique, et installation d' oxygénothérapie associée. Dans le cadre d'un traitement par oxygénothérapie d'un patient à domicile, on utilise habituellement un dispositif de suivi ou d'observance, venant s'insérer entre la source de gaz, typiquement une source d'oxygène, et le patient, de manière à permettre de suivre les consommations d'oxygène par le patient et s'assurer ainsi que celui-ci observe bien son traitement. Un tel dispositif peut être équipé d'un module de communication permettant de transmettre les données à distance, par exemple à un serveur distant. Ainsi, WO-A-2009/136101 décrit un dispositif de suivi de l'oxygénothérapie chez un patient soigné à son domicile par administration d'oxygène comprenant un boitier traversé par un conduit, un ou plusieurs capteurs de pression, un microprocesseur, une mémoire, une batterie d'alimentation en courant électrique et une antenne radiofréquence. EP-A-2670463 propose un dispositif analogue incluant en outre un accéléromètre permettant de suivre les besoins variables en oxygène du patient en fonction de son activité physique, en particulier activité normale ou soutenue, faible activité ou repos, ou sommeil par exemple. Par ailleurs, EP-A-2506766 enseigne un dispositif permettant de suivre la respiration d'un patient comprenant un capteur de pression différentiel agencé sur un conduit de gaz comprenant en outre une configuration interne de type venturi. Ce dispositif est principalement dédié à la détection des apnées ou hypopnées chez un patient traité sous pression positive continue. En outre, EP-A-2017586 propose un dispositif permettant de suivre la respiration du patient en ventilation normale ou sous pression positive continue. Il comprend un conduit de gaz équipé d'un élément réducteur de diamètre engendrant une perte de charge et un capteur de pression différentielle permettant de déterminer la pression et le débit du gaz. 3057661 2 Or, ces dispositifs connus ne sont pas idéaux car ils sont, selon le cas, encombrants, fortement consommateurs d'énergie, sensibles à la dérive des capteurs, imprécis pour estimer le volume de gaz fourni au patient, notamment pour les débits faibles, ou encore sensibles aux variations de pression de la source... 5 En particulier, la plage de débits permise par les appareils existants est typiquement limitée à des valeurs comprises entre 0,5 et 5 L/min, et engendre par ailleurs une perte de charge élevée allant de 0,5 cm H2O pour un débit de 0,5 L/min à 27,5 cm H2O pour un débit de 5 L/min. Or, une plage de débits aussi réduite est incompatible avec un traitement par oxygénothérapie chez nombre de patients. En effet, en oxygénothérapie, les patients sont 10 susceptibles de devoir suivre une prescription d'oxygène supérieure à 5 L/min, typiquement allant jusqu'à 10 L/min. Par ailleurs, si le patient utilise une source d'oxygène comprenant une "valve à la demande", c'est-à-dire une valve délivrant de l'oxygène uniquement lorsqu'une inspiration est détectée, alors seuls des appareils intégrés dans la canule ou dans la tubulure du patient créant 15 une perte de charge minime sont utilisables, ce qui exclut la plupart des appareils existants. Au vu de cela, le problème qui se pose est de proposer un dispositif de détermination du débit de gaz, c'est-à-dire un débitmètre, permettant d'assurer une détermination du débit du gaz administré à un patient sur une plage de débits large incluant des valeurs supérieures à 5 L/min, typiquement allant jusqu'à environ 10 L/min et ce, sans engendrer une perte de charge 20 importante, et qui, de préférence, engendre une faible consommation électrique, un encombrement réduit, c'est-à-dire qui soit miniaturisé, et peu couteux, lequel débitmètre est bien adapté à une utilisation en oxygénothérapie de patients. La solution de l'invention est alors un débitmètre à oscillation fluidique utilisable en oxygénothérapie, en particulier destiné à équiper un dispositif d'observance de patient, 25 comprenant : - une chambre de stabilisation comprenant un élément stabilisateur de flux, un premier orifice d'entrée et un premier orifice de sortie, le premier orifice d'entrée et le premier orifice de sortie étant agencés sur le plan de symétrie P, ledit élément stabilisateur de flux comprenant une face avant située en regard du premier orifice d'entrée, 30 - une chambre d'oscillation comprenant un élément à reflux comprenant une cavité ou logement ayant une section semi-circulaire de diamètre, configurée pour créer au moins un 3057661 3 tourbillon gazeux oscillant (ou « vortex ») dans la chambre d'oscillation, ladite chambre d'oscillation comprenant un second orifice d'entrée et un second orifice de sortie agencés sur le plan de symétrie P, - un conduit de liaison reliant fluidiquement le premier orifice de sortie de la chambre de 5 stabilisation au second orifice d'entrée de la chambre d'oscillation, et - un plan de symétrie P séparant le conduit de liaison, la chambre de stabilisation, l'élément stabilisateur de flux, la chambre d'oscillation fluidique et l'élément à reflux en deux parties égales et symétriques par rapport audit plan de symétrie P, caractérisé en ce que : 10 - le conduit de liaison est de section rectangulaire et a une largeur de conduit 1,' une hauteur de conduit ho, et une longueur de conduit Lo telles que : 10> 0,3 mm, ho > 3.10 et Lo > 2.10, - la longueur totale L entre le premier orifice d'entrée de la chambre de stabilisation et le second orifice de sortie de la chambre d'oscillation est comprise entre 5 et 40 mm, - le diamètre D de la cavité évidée à section semi-circulaire de l'élément à reflux est tel 15 que : 2.10 4.10 de préférence ho > 5.10 . - le conduit de liaison a une largeur 10 et de hauteur ho telles que : ho > 4.10 , c'est-à-dire que la hauteur ho est supérieure ou égale à 4 fois la largeur 10 du conduit de liaison, de préférence ho > 5.10. 5 - le conduit de liaison a une longueur L0 telle que : 2.10 0,3 mm ; ho > 3 10 ; et Lo > 210. Par ailleurs, selon la présente invention, on veille à ce que la longueur totale L entre le premier orifice d'entrée 12 de la chambre de stabilisation 1 et le second orifice de sortie 26 de la 25 chambre d'oscillation 2 soit comprise entre environ 5 et 40 mm, de préférence entre 7 et 30 mm, de préférence encore entre 10 et 25 mm, comme illustré en Figure 6. En outre, le diamètre D (cf. Figure 6) de la section semi-circulaire formant la cavité ou logement 21a de l'élément à reflux 21 situé dans la chambre d'oscillation fluidique 2, lequel est impacté par le jet de gaz en provenance du canal de liaison 3 est tel que : 2 10 0,4.D (=0,96 mm), ce qui empêche l'obtention d'oscillation dans le Cas 2, contrairement au Cas 1. Si choisir soigneusement les distances A, B, C et D, voire aussi F et I, est primordial dans 15 le cadre de la présente invention, plusieurs autres distances (E, G, H...) peuvent également influencer le fonctionnement correct du débitmètre de l'invention sur la plage souhaitée de 0,5 à 10 L/min et ce, selon la forme de l'élément à reflux 21 et de la chambre d'oscillation fluidique 2, à savoir les distances E, G, H, J, K, M à R suivantes, telles que représentées sur la Figure 6 : - 0,4 D ) représentées en Figure 1. 5 Le flux de gaz, par exemple de l'oxygène ou de l'air enrichi en oxygène, arrive par un canal d'entrée 4 est relié fluidiquement au premier orifice d'entrée 12 de la chambre de stabilisation 1 et pénètre dans ladite chambre de stabilisation 1, via ce premier orifice d'entrée 12. Au sein de la chambre de stabilisation 1, le flux est soumis à une stabilisation par l'élément stabilisateur de flux 11, qui est de section se rapprochant de celle triangulaire avec sa base, c'est- 10 à-dire sa face avant la, orientée en vis-à-vis du débouché du canal d'entrée 4, donc en face du premier orifice d'entrée 12. En fait, la section de l'élément stabilisateur de flux 11 est légèrement concave en se rapprochant de plus en plus de l'entrée 13 du conduit 3. Le flux gazeux contourne donc l'élément stabilisateur de flux 11 en passant dans des passages 15 aménagés de part et d'autre de celui-ci. Les passages 15 sont en fait délimités par la 15 surface externe de l'élément stabilisateur de flux 11 et par la paroi périphérique interne 14 de la chambre de stabilisation 1. En d'autres termes, l'élément stabilisateur de flux 11 est espacé d'un espacement El de la paroi périphérique 14 de la chambre de stabilisation 1 de manière à créer des passages 15 pour le gaz autour dudit élément stabilisateur de flux 11. Le flux gazeux ressort ensuite de la chambre de stabilisation 1 par le premier orifice de 20 sortie 13 et est acheminé par le conduit de liaison 3 qui relie fluidiquement le premier orifice de sortie 13 de la chambre de stabilisation 1 au second orifice d'entrée 23 de la chambre d' oscillation 2. Les premier et second orifices d'entrée 12, 23 et les premier et second orifices de sortie 13, 26 sont agencés de façon symétrique par rapport au plan de symétrie P, comme visible sur la 25 Figure 1. Afin de pouvoir assurer des mesures efficaces, il convient de configurer et dimensionner le conduit de liaison 3 de manière particulière, c'est-à-dire qu'on prévoit un conduit 3 de section rectangulaire et de forme générale parallélépipédique, avec une largeur lo et une hauteur ho telles que : ho > 3.10, où la largeur lo est telle que : 10> 0,3 mm par exemple de 0,3 à 1 mm ; ceci est 30 illustré en Figure 5. 3057661 14 Avantageusement, on choisit ho et 10, tels que : ho > 4.10, de préférence encore : ho > 5.10. En d'autres termes, choisir un conduit de liaison 3 dont la largeur sera faible/petite par rapport à sa hauteur va permettre d'obtenir un profil de vitesse en 2D et à vitesse suffisamment élevée, ce qui va favoriser son oscillation dans la chambre de reflux 2. 5 Par ailleurs, il convient aussi préférentiellement de veiller à respecter une longueur L0 du conduit de liaison 3 par rapport à sa largeur 10, telle que Lo > 2.10, de préférence 2.10 ). Un module de pilotage et de traitement 35, telle une carte électronique, est relié électriquement aux capteurs 31, 32 et au débitmètre 33 de manière à récupérer et traiter les mesures opérées par les capteurs 31, 32 et le débitmètre 33. Une source d'énergie, telle une batterie électrique ou une pile, permet d'alimenter le module de pilotage et de traitement 35 en 15 courant électrique. La Figure 4 schématise une installation d'oxygénothérapie selon l'invention comprenant une source de gaz respiratoire 41, qui est ici une bouteille de gaz, et une interface de distribution de gaz 42 permettant de distribuer le gaz respiratoire à un patient, tel qu'ici des canules nasales, et un dispositif 30 de suivi ou d'observance à débitmètre à oscillation fluidique 20 selon l'invention, tel celui schématisé en Figure 3. Le débitmètre à oscillation fluidique de l'invention est particulièrement bien adapté à une utilisation au sein d'un dispositif de suivi ou d'observance d'un traitement d'oxygénothérapie d'un patient à domicile, ledit dispositif de suivi ou d'observance étant relié, d'une part, à une source de gaz respiratoire et, d'autre part, à une interface de distribution de gaz, tel un masque 25 respiratoire, une canule nasale ou analogue, servant à fournir du gaz respiratoire, typiquement de l'oxygène gazeux, au patient. REVENDICATIONS1. Débitmètre à oscillation fluidique comprenant : - une chambre de stabilisation (1) comprenant un élément stabilisateur de flux (11), un premier orifice d'entrée (12) et un premier orifice de sortie (13), le premier orifice d'entrée (12) et le premier orifice de sortie (13) étant agencés sur le plan de symétrie (P), ledit élément stabilisateur de flux (11) comprenant une face avant (la) située en regard du premier orifice d'entrée (12), - une chambre d'oscillation (2) comprenant un élément à reflux (21) comprenant une cavité (21a) ayant une section semi-circulaire de diamètre (D), configurée pour créer au moins un tourbillon gazeux oscillant dans la chambre d'oscillation (2), ladite chambre d'oscillation (2) comprenant un second orifice d'entrée (23) et un second orifice de sortie (26) agencés sur le plan de symétrie (P), - un conduit de liaison (3) reliant fluidiquement le premier orifice de sortie (13) de la chambre de stabilisation (1) au second orifice d'entrée (23) de la chambre d'oscillation (2), et - un plan de symétrie (P) séparant le conduit de liaison (3), la chambre de stabilisation (1), l'élément stabilisateur de flux (11), la chambre d'oscillation fluidique (2) et l'élément à reflux (21) en deux parties égales et symétriques par rapport audit plan de symétrie (P), caractérisé en ce que : - le conduit de liaison (3) est de section rectangulaire et a une largeur de conduit (le), une hauteur de conduit ho, et une longueur de conduit Lo telles que : 10> 0,3 mm, ho > 3.10 et Lo > 2.10, - la longueur totale (L) entre le premier orifice d'entrée (12) de la chambre de stabilisation (1) et le second orifice de sortie (26) de la chambre d'oscillation (2) est comprise entre 5 et 40 mm, - le diamètre (D) de la cavité évidée (21a) à section semi-circulaire de l'élément à reflux (21) est tel que : 2.10 3. Débitmètre selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conduit de liaison (3) a une hauteur ho telle que : ho > 4.1o. 10 4. Débitmètre selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face avant (la) de l'élément stabilisateur de flux (11) comprend une première largeur (11) faisant face au premier orifice d'entrée (12) de la chambre de stabilisation (1), telle que : D 5. Débitmètre selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la distance I séparant la paroi périphérique de l'élément à reflux (21) de la paroi latérale interne de la chambre d'oscillation fluidique (2) est telle que : 0,2 D 6. Débitmètre selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la 20 largeur F de la face avant (21a) de l'élément à reflux (21) bordant la cavité (21a) de section hémicirculaire est telle que : 0,2 D 7. Débitmètre selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conduit de liaison (3) a une largeur (le) telle que: 0,4 mm 8. Débitmètre selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conduit de liaison (3) a une hauteur ho telle que : ho > 5.10 . 9. Dispositif de suivi ou d'observance d'un traitement d'oxygénothérapie 30 comprenant un débitmètre à oscillation fluidique selon l'une des revendications précédentes. 3057661 18 10. Installation d'oxygénothérapie comprenant : une source de gaz respiratoire, une interface de distribution de gaz permettant de distribuer le gaz respiratoire à un patient, et 5 un dispositif de suivi ou d'observance à débitmètre à oscillation fluidique selon la revendication 9.