FR2998365A1 - Dispositif de mesure de debit d'un fluide dans un canal, dispositif de transfert d'un fluide et procede de mesure de debit d'un fluide dans un canal - Google Patents

Abstract

Un dispositif de mesure de débit d'un fluide dans un canal comprenant un capteur de débit à fil chaud fonctionnant par impulsions électriques, est agencé pour réaliser, pour chaque impulsion électrique (Imp), une mesure du temps de refroidissement (TRef) nécessaire, depuis ladite impulsion électrique (Imp), pour que la tension électrique (Vs) aux bornes dudit capteur de débit à fil chaud (1) atteigne un seuil de tension électrique (VSeuil) prédéterminé, et déterminer ledit débit à partir du temps de refroidissement (TRef).

Description

Domaine technique L'invention s'applique de façon générale à la mesure de débit de fluide circulant dans un canal, en particulier pour des dispositifs de transfert de fluide miniaturisés tels que notamment les micro-pompes. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de mesure de débit d'un fluide dans un canal comprenant un capteur de débit à fil chaud fonctionnant par impulsions électriques. L'invention concerne également un dispositif de transfert d'un fluide comportant au moins un canal de transfert de fluide et des moyens de réglage du débit du fluide. Par dispositif de transfert, on entend ici tout dispositif impliquant un transfert de fluide, aussi bien un dispositif de préparation d'un fluide à administrer ultérieurement qu'un dispositif d'administration du fluide médical, esthétique ou autre. L'invention concerne enfin un procédé de mesure de débit d'un fluide dans un canal au cours duquel on utilise un capteur de débit à fil chaud soumis à des impulsions électriques. Technique antérieure La mesure précise et fiable du débit d'un fluide est souvent un paramètre important pour assurer le bon fonctionnement de dispositifs de transfert de fluide. C'est en particulier le cas pour les dispositifs médicaux de préparation ou d'administration pour lesquels la précision de la quantité de fluide transféré est primordiale pour le respect de la posologie. La connaissance du débit lors du transfert et de la durée de transfert permet de déterminer la quantité de fluide administré. Pour certains fluides en préparation ou en administration, outre la quantité totale de la dose transférée, il est important de réguler avec précision la quantité par unité de temps, et donc le débit de transfert. Aussi, il est nécessaire que le débit soit mesuré avec rapidité et précision pour que l'information de débit puisse être utilisée en boucle de sorte à ajuster la suite du transfert en conséquence.

Pour ce faire, on utilise des débitmètres permettant, en cas de débit mesuré inadapté, d'asservir le dispositif de transfert de sorte à modifier rapidement, et de manière fiable, la vitesse de transfert du fluide et/ou la pression de transfert du fluide pour obtenir un débit adapté. Une variation anormale du débit peut également être symptomatique d'un disfonctionnement du dispositif de transfert auquel il est possible, après détection, de remédier rapidement par réparation ou changement du dispositif de transfert dans un temps imparti. Plus les doses de fluide à transférer dans un temps imparti sont faibles, plus la criticité de la précision du débit est importante. De manière à améliorer le confort des patients qui doivent recevoir une dose à faible débit de manière prolongée et continue ou des doses faibles répétées dans le temps, il est connu d'utiliser des micro-pompes d'encombrement limité. Pour cette application, il est nécessaire que les débitmètres soient de petite taille et de consommation électrique limitée pour garantir une plus grande autonomie et la portabilité des dispositifs de transfert. Ces contraintes de taille réduite et de faible consommation énergétique sont les mêmes pour les débitmètres utilisés pour la mesure du débit du sang circulant dans des artères par dimensionner les valves cardiaques à implanter. Le développement des microsystèmes permet de réaliser des débitmètres miniatures aptes à être intégrés dans les canaux micro-fluidiques des micro-pompes ou de tout autre dispositif de transfert miniature. Des problèmes similaires sont rencontrés pour d'autres types de dispositifs de transfert tels que par exemple pour l'injection de carburant dans les moteurs à combustion. De manière générale, un débitmètre est un appareil de mesure traduisant une grandeur d'entrée physique en un signal de sortie exploitable permettant de déterminer le débit. Les débitmètres sont notamment caractérisés par leur étendue de mesure, leur sensibilité, leur résolution, la perte de charge induite, leur temps de réponse et leur consommation énergétique. L'étendue de mesure d'un débitmètre correspond à la plage de variation de la grandeur d'entrée (débit ou vitesse d'écoulement) pour laquelle le débitmètre de mesure répond avec une variation du signal de sortie. La sensibilité d'un débitmètre caractérise l'évolution du signal de sortie en fonction de la variation de la grandeur d'entrée. Un débitmètre est donc d'autant plus sensible qu'une petite variation de la grandeur d'entrée provoque un plus grand changement du signal de sortie. Le temps de réponse caractérise la vitesse de variation du signal de sortie par rapport à une variation de la grandeur d'entrée. La résolution est la variation minimale de la grandeur d'entrée que le débitmètre est susceptible de mesurer. Parmi les techniques existantes les débitmètres peuvent notamment être de type mécanique, hydrodynamique, acoustique ou thermodynamique.

Les débitmètres mécaniques mesurent par exemple la masse de fluide circulant dans un tube en U soumis à des vibrations et se déformant sous l'effet de Coriolis. L'étendue de mesure d'un tel débitmètre mécanique est, avec de l'eau, d'environ 0.17 ml/min à 8.3 ml/min avec une précision de 1%. La mobilité du tube en U et la circulation du fluide dans ce tube impliquent une mise en oeuvre complexe préjudiciable au fonctionnement des micro- pompes, et de plus, perturbe l'écoulement du fluide. Les débitmètres mécaniques sont donc peu adaptés pour des dispositifs miniaturisés. Les débitmètres hydrodynamiques mesurent le différentiel de pression entre l'entrée et la sortie d'un canal déprimogène. La pression peut être mesurée au moyen de capteurs de pressions capacitifs ou piézoélectriques présentant par exemple une plage de mesure d'environ 84 ml/min à 900 ml/min avec une précision de 1% et une résolution de 0.2 ml/min. Toutefois, ce type de débitmètres hydrodynamiques génère des perturbations fluidiques importantes, telles que des pertes de charge liées à la constriction du canal. Aussi, ce type de débitmètres hydrodynamiques énergivores n'est pas adapté aux dispositifs miniaturisés. Les débitmètres acoustiques utilisent l'effet Doppler en envoyant une onde acoustique dans un canal fluidique, au travers du fluide en circulation, et en mesurant le changement de fréquence de l'onde après sa réflexion sur la paroi du canal. L'utilisation d'ultrasons permet de mesurer des débits de l'ordre de 301/min. Toutefois, les générateurs d'ondes acoustiques sont volumineux et donc non compatibles avec les dispositifs miniaturisés. Les débitmètres thermodynamiques utilisent la dissipation de la chaleur dans un fluide en circulation dans un canal pour en déterminer sa vitesse d'écoulement. Les débitmètres thermodynamiques fonctionnent selon trois principes techniques différents : la calorimétrie, le temps de vol et le fil chaud. La technique par calorimétrie consiste à placer dans le canal une zone de chauffe encadrée par un premier et un second capteur de température au niveau desquels on mesure la température du fluide. Connaissant la section du canal, les distances séparant les premier et second capteurs de température de la zone de chauffe, on déduit le débit du fluide en circulation de la différence de températures mesurées par les premier et second capteurs de température. Outre le débit, les débitmètres par calorimétrie permettent d'indiquer le sens d'écoulement du fluide dans le canal. De tels débitmètres par calorimétrie présentent une plage de mesure d'environ 0.5 à 10 ml/min et une puissance consommée d'une dizaine à plusieurs dizaines de mW. La chaleur transportée jusqu'aux capteurs de température est en partie perdue par conduction dans le fluide. Ainsi, la consommation électrique requise pour le chauffage est conséquente et peu compatible avec les dispositifs miniaturisés. Le technique par temps de vol consiste à placer, dans le canal de circulation fluidique, une zone de chauffe et un capteur de température prévu en aval de la zone de chauffe, à émettre des impulsions de chaleur et, connaissant la distance séparant la zone de chauffe du capteur de température, à mesurer le temps de vol nécessaire pour que le capteur de température détecte l'impulsion de chaleur produite par la zone de chauffe. Les débitmètres à temps de vol existants présentent une sensibilité limitée liée aux pertes de chaleur dans le fluide en circulation entre la zone de chauffe et le capteur de température. L'impulsion de chaleur doit donc être importante pour obtenir une sensibilité suffisante. Les débitmètres à temps de vol sont donc énergivores. De plus, selon l'impulsion de chaleur nécessaire, il y a risque de détérioration de fluides sensibles à la chaleur tel que des fluides médicaux dont la température locale ne doit en général pas dépasser une température de sécurité de 50°C. Enfin, il est nécessaire d'attendre la fin du temps de vol pour obtenir le résultat de la mesure. Le temps de réponse des débitmètres à temps de vol est donc conséquent et ceux-ci ne permettent pas un asservissement efficace. Les débitmètres à temps de vol présentent une plage de débits (dynamique) réduite. Les débimètres à temps de vol présentent une plage de débits (dynamique) réduite. De tels débitmètres à temps de vol sont décrits notamment par les publications WO 95/02164, US 7,270,015 et US 6,289,746. La technique par fil chaud consiste à utiliser un fil résistif traversé par un courant électrique et porté par un support placé dans l'écoulement d'un fluide en circulation, à chauffer le fil résistif par effet Joule et à étudier certains paramètres évoluant en fonction de la température du fil résistif refroidit par convection par le fluide en circulation. Cette évolution des paramètres est notamment liée au fait que la résistance électrique du fil résistif varie en fonction de sa température. Ainsi, plus la vitesse du fluide est importante, plus la température du fil résistif diminue et plus sa résistance électrique varie. Le signe de cette variation est fonction du signe du coefficient de température du fil résistif. Le mode de fonctionnement de ces débitmètres à fil chaud permet un chauffage et une détection de température en un même point du canal de circulation fluidique. La mesure de débit ne nécessite donc pas d'attendre la fin d'un temps de vol. De plus, le débitmètre à fil chaud présente ainsi un encombrement réduit limitant l'impact sur l'écoulement du fluide et ne nécessitant qu'un simple tronçon de canal de longueur inférieure au millimètre. En mode de fonctionnement à température constante, on mesure l'intensité électrique requise pour le maintien à température constante du fil résistif, et on en déduit le débit. En mode de fonctionnement à intensité constante on maintient constante l'intensité électrique d'alimentation du fil résistif et on observe les caractéristiques de température (donc de résistance électrique) du fil résistif pour en déduire la vitesse du fluide le refroidissant et, connaissant la section de passage du fluide, le débit du fluide. Certains débitmètres à fil chaud présentent une plage de mesure d'environ 0 à quelques dizaines de ml/min. Les débitmètres à fil chaud présentent l'avantage d'être de construction simple et de ne pas nécessiter de pièce mobile ni d'élément obstruant le canal. Le chauffage et la détection étant réalisés en un même point, la température nécessaire pour obtenir une mesure fiable n'est pas perturbée par la dissipation entre le point de chauffe et le point de mesure. Toutefois, de nombreux débitmètres à fil chaud nécessitent l'utilisation de convertisseurs analogique/numérique pour convertir le signal de sortie analogique en signal numérique, opérations complexes nécessitant un investissement en matériel onéreux. La publication EP 0 070 801 décrit un procédé de mesure de débit dont le but est de s'affranchir de la conversion analogique/numérique. Ce procédé de mesure de débit met en oeuvre un capteur de débit à fil résistif placé dans l'écoulement du fluide et soumis à des impulsions électriques de fréquences et durées variables. A chaque impulsion électrique, la température du fil résistif augmente jusqu'à un premier seuil de température au niveau duquel, l'impulsion électrique est stoppée. Le fil résistif se refroidit progressivement au contact du fluide en circulation. La durée s'écoulant entre le franchissement du premier seuil de température et le franchissement d'un second seuil de température préétabli est mesurée. En fonction de cette durée, un paramètre de fluide lié à sa température, sa vitesse, sa viscosité, sa densité ou sa conductivité thermique, est calculé. Les débitmètres à fil chaud existants restent donc complexes et onéreux.

Lorsque de tels débitmètres à fil chaud sont utilisés, il est important que le substrat sur lequel est disposé le fil chaud soit thermiquement isolant de sorte à limiter la dissipation de chaleur dans le substrat et à assurer une faible consommation énergétique.

Les matériaux plastiques dont la conductivité thermique est faible et d'environ 0.2 W/m/K permettent d'obtenir des débitmètres dont la consommation électrique est limitée. Toutefois, un débitmètre à fil chaud réalisé avec un tel substrat en matériaux plastiques présente des temps de réponse plus importants que ceux avec un substrat thermiquement plus conducteur. Par ailleurs, la biocompatibilité entre les matériaux plastiques et les fluides médicaux doit être étudiée au cas par cas. Enfin, les matériaux plastiques sont peu compatibles avec les procédés actuels de fabrication de débitmètres à fil chaud miniaturisés de type semi-conducteur. En effet, au cours des procédés de fabrication actuels, on dépose sur le substrat, une couche de métal ou d'un matériau semi-conducteur, par exemple du polysilicium (silicium polycristallin) ou du silicium amorphe ou du silicium monocristallin. Ensuite on structure le fil résistif par dopage d'une zone de cette couche pour rendre la zone dopée électriquement conductrice et ainsi former le fil résistif électriquement conducteur. On réalise alors un recuit finalisant la structuration du fil résistif. Ces dépôt et recuit sont réalisés à des températures avoisinant respectivement 600°C et 900°C, températures bien supérieures à celles que les matériaux plastiques peuvent supporter. Il est par ailleurs connu d'utiliser un substrat en silicium présentant notamment une meilleure résistance aux hautes températures et permettant un dimensionnement précis du débitmètre à fil chaud. Lors du procédé de fabrication, on utilise un substrat formé d'une plaquette de silicium sur laquelle une oxydation thermique forme un oxyde d'épaisseur 5 pm qui crée une barrière thermique limitant la conduction de la chaleur dans le substrat. Toutefois, cette barrière thermique n'est pas suffisante pour compenser la conductivité thermique élevée du silicium, d'environ 130 W/m/K, et de tels débitmètres à fil chaud ont une consommation énergétique élevée. De plus, pour obtenir une sensibilité importante du débitmètre à fil chaud, la conductivité thermique du substrat doit être inférieure à celle du fluide, ce qui n'est pas le cas pour les fluides médicamenteux vis-à-vis du silicium. En effet, l'eau, qui possède des propriétés (rappelées dans le tableau ci-après) similaires à celles des fluides médicamenteux utilisés notamment pour une administration sous forme d'injection, présente une conductivité thermique environ 200 fois inférieure à celle du silicium. Le silicium n'est donc pas adapté pour être utilisé en tant que substrat avec de tels fluides. Aussi, même si un substrat en silicium permet d'obtenir un débitmètre à fil chaud présentant des temps de réponse inférieurs à 30 ms, il ne convient pas pour les dispositifs d'administration miniaturisés portatifs requérant une bonne autonomie de fonctionnement. Ainsi, les substrats couramment utilisés pour fabriqués des débitmètres à fil chaud ne donnent pas entière satisfaction. Les caractéristiques de deux types de substrats connus et des performances obtenues avec un débitmètre comportant un tel substrat sont récapitulées dans le tableau ci-après. Matériau Conductivité Capacité Temps de Consommation thermique calorifique réponse énergétique W/m/K J/kg/K (ms) (mW) Matériaux 0.2 1180 plus élevé inférieure à celle plastiques que celui du du silicium silicium Silicium 130 700 < 30 200 Exposé de l'invention Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif et un procédé de mesure de débit permettant la mesure rapide, fiable et précise de débit pour des dispositifs de transfert de fluide, en particulier pour des dispositifs miniaturisés tels que des dispositifs de transfert médicaux de préparation et/ou d'administration, sans risque de surchauffe du fluide circulant, sur une plage de débit étendue et avec un temps de réponse permettant un asservissement en boucle efficace.

A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de mesure de débit d'un fluide dans un canal comprenant un capteur de débit à fil chaud fonctionnant par impulsions électriques, caractérisé en ce qu'il est agencé pour réaliser, pour chaque impulsion électrique, une mesure du temps de refroidissement nécessaire, depuis l'impulsion électrique, pour que la tension électrique aux bornes du capteur de débit à fil chaud atteigne un seuil de tension électrique prédéterminé, et pour déterminer le débit du fluide à partir du temps de refroidissement. L'idée à la base de l'invention est de n'utiliser qu'un seul seuil de détection et de ne réaliser qu'une mesure unique du temps de refroidissement. Le dispositif de mesure de débit selon l'invention est donc simple à mettre en oeuvre, la mesure unique du temps de refroidissement permettant de s'affranchir de la conversion analogique/numérique et d'obtenir de manière fiable le débit sur la base du simple comptage du temps.

Le dispositif de mesure de débit selon l'invention peut avantageusement présenter les particularités suivantes : il est agencé pour générer successivement plusieurs impulsions électriques de même durée en faisant varier la fréquence entre les impulsions électriques successives en fonction du franchissement du seuil de tension électrique ; il est agencé pour déclencher chaque nouvelle impulsion électrique dès que le seuil de tension électrique suivant l'impulsion électrique précédente est atteint. Le déclenchement de chaque nouvelle impulsion électrique dépend ainsi directement du temps de refroidissement ; - il est agencé pour déclencher chaque nouvelle impulsion électrique après l'écoulement d'un laps de temps prédéterminée après que le seuil de tension électrique suivant l'impulsion électrique précédente a été atteint. Le déclenchement de chaque nouvelle impulsion électrique dépend ainsi indirectement du temps de refroidissement et est déclenché par un nouveau laps de temps écoulé ; il est agencé pour déclencher chaque nouvelle impulsion électrique dès qu'un seuil de tension électrique de redéclenchement prédéterminé est atteint après que le seuil de tension électrique suivant l'impulsion électrique précédente a été atteint. Le déclenchement de chaque nouvelle impulsion électrique dépend ainsi indirectement du temps de refroidissement et est déclenché par un seuil de tension électrique de redéclenchement aux bornes du capteur à fil chaud ; - il est agencé pour déterminer directement le débit du fluide à partir de données de référence relatives au temps de refroidissement de la résistance électrique d'un capteur de débit à fil chaud de référence soumis à une impulsion électrique donnée, en fonction du débit et pour un seuil de température de refroidissement donné, et de la mesure du temps de refroidissement du capteur de débit à fil chaud ; - le capteur de débit à fil chaud comporte un substrat réalisé au moins en partie à base de l'un des matériaux substrat choisi dans le groupe comprenant au moins le verre, la céramique, le quartz, les sables de silicate, la zircone, l'alumine ; - le matériau substrat se présente sous une forme poreuse avec une porosité comprise entre environ 20% et 90% ; - le matériau substrat est gravé sur la face arrière, opposée à la face avant destinée à être en contact avec le fluide circulant dans le canal, de sorte à former une membrane d'épaisseur réduite, limitant la conductivité thermique du capteur de débit à fil chaud au niveau de la gravure.

L'invention s'étend à un dispositif de transfert d'un fluide comportant au moins un canal de transfert de fluide et des moyens de réglage dudit transfert, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de mesure de débit tel que décrit précédemment, les moyens de réglage comportant au moins une boucle d'asservissement permettant d'ajuster le débit et/ou la dose de liquide transférée en fonction du résultat de la mesure de débit du fluide. L'invention a enfin pour objet un procédé de mesure de débit d'un fluide dans un canal au cours duquel on utilise un capteur de débit à fil chaud soumis à des impulsions électrique, caractérisé en ce que l'on réalise, pour chaque impulsion électrique, une mesure du temps de refroidissement nécessaire depuis l'impulsion électrique pour que la tension électrique aux bornes du capteur de débit à fil chaud atteigne un seuil de tension électrique prédéterminé, et déterminer le débit à partir du temps de refroidissement. Le procédé de mesure de débit selon l'invention peut avantageusement présenter les particularités suivantes : - avant la mesure, on réalise une étape de calibration au cours de laquelle on relève les données de référence du temps de refroidissement de la tension électrique d'un capteur de débit à fil chaud de référence soumis à une impulsion électrique donnée, en fonction du débit et pour un seuil de température de refroidissement donné, après la mesure du temps de refroidissement du capteur de débit à fil chaud, on détermine directement à partir des données de référence le débit du fluide ; - avant la mesure, on réalise plusieurs étapes de calibration pour relever des séries différentes de données de référence en fonction de différentes températures prédéterminées de fluide, et en ce que lors de ladite mesure, on choisit la série de données de référence en fonction de la température du fluide utilisé. Présentation sommaire des dessins La présente invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée de plusieurs modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe transversale partielle du canal d'un dispositif d'administration selon l'invention ; - les figures 2 à 4 sont des vues schématiques en perspective illustrant les étapes de fabrication du capteur à fil chaud du dispositif d'administration de la figure 1 ; - la figure 5 est une vue schématique en coupe longitudinale partielle du dispositif d'administration de la figure 1 ; - la figure 6 est un schéma du montage électrique de mesure du débitmètre à fil chaud du dispositif d'administration selon l'invention ; - la figure 7 est un graphe illustrant l'évolution dans le temps (en s), de la température du capteur à fil chaud (en K) soumis à une impulsion électrique pour un premier mode de mise en oeuvre du procédé de mesure de débit selon l'invention ; - la figure 8 est un graphe similaire à celui de la figure 7 pour un second mode de mise en oeuvre ; - la figure 9 est un graphe similaire à celui des figures 7 et 8 pour un troisième mode de mise en oeuvre ; - la figure 10 est un graphe illustrant l'évolution dans le temps (en s) de la température du capteur à fil chaud (en K) soumis à une impulsion électrique, et pour différents débits de fluide (en m/s), - la figure 11 est un graphe illustrant la variation du gain d'efficacité de chauffe du capteur à fil chaud alimenté en continu en fonction de la conductivité thermique du substrat (en W/m/K) ; - la figure 12 est un graphe illustrant l'élévation maximale de température du capteur à fil chaud (en °C) alimenté en continu en fonction de la puissance de chauffe du capteur à fil chaud (en mW ) ; - la figure 13 est un graphe illustrant la variation relative de tension électrique aux bornes du capteur à fil chaud (en %) en fonction du débit du fluide (en ml/min), pour un substrat en verre et un substrat en silicium, et en fonction de puissance de chauffe différentes ; - la figure 14 est une courbe de référence du temps de refroidissement (en ms) du fil résistif d'un capteur de débit à fil chaud de référence soumis à une impulsion électrique donnée, en fonction du débit (ml/min) du fluide, et pour un seuil de température de refroidissement donné. Description des modes de réalisation L'invention porte sur un dispositif et un procédé de mesure de débit pour un dispositif de transfert d'un fluide, par exemple un dispositif d'administration miniaturisé de type micro-pompe et d'application médicale. En référence à la figure 1, le dispositif d'administration 100 comprend un canal 2 dans lequel on place un (ou plusieurs) capteur(s) à fil chaud 1. Le canal 2 présente par exemple une section carrée de 700 pm de coté. Dans l'exemple illustré, le canal 2 est formé par un capot 21 en forme de U dont l'ouverture est fermée par le capteur à fil chaud 1. Chaque capteur à fil chaud 1 est disposé contre l'une des parois du canal 2, de sorte à ne pas perturber la circulation du fluide schématisée par la flèche F, et fixé par exemple par collage Epoxy ou par scellement anodique ou eutectique. De manière connue, chaque capteur à fil chaud 1 comporte un fil résistif 4 placé sur un substrat 5 électriquement isolant par rapport au fil résistif 4. Le fil résistif 4 présente une longueur au moins équivalente à la largeur du canal 2 au travers de laquelle il s'étend. Pour pallier aux inconvénients des substrats 5 connus en matériaux plastiques ou en silicium, on utilise de manière particulièrement avantageuse un substrat 5 en verre. Pour réaliser un tel capteur fil chaud 1 sur verre, dans un premier temps, en référence à la figure 2, on utilise un substrat 5 formé d'une plaque de verre sur laquelle on réalise un dépôt chimique en phase vapeur à basse pression (LPCVD) d'une épaisseur de 300 nm d'un matériau semiconducteur, par exemple du polysilisium (silicium polycristallin). Ce dépôt chimique est destiné à constituer la couche active 7 du capteur à fil chaud 1.

Dans un second temps, en référence à la figure 3, on créé par implantation ionique d'ions dopants (par exemple du phosphore) une zone de chauffe 8, dans cet exemple un rectangle de 600 pm par 50 pm de côté. Le recuit thermique d'activation des dopants implantés dans la couche active 7 est réalisé à une température de 950 °C. Le verre formait le substrat 5 et dont la température de fusion est de plus de 1200 °C résiste sans problème à cette température. Dans un troisième temps, on réalise un dépôt chimique en phase vapeur amélioré par plasma (PECVD) d'une couche isolante 6 d'oxyde de silicium, par exemple d'une épaisseur de 50 nm, permettant d'isoler électriquement la couche active 7 des pistes de connexion électrique 9. Les pistes de connexion électrique 9, d'une épaisseur par exemple de 650nm, sont pulvérisées ou évaporées puis structurées en prenant soin au préalable de graver chimiquement, par acide fluorhydrique, des ouvertures 14 (visibles sur la figure 1) dans la couche isolante 6 pour réaliser les contacts électriques entre les pistes de connexion électrique 9 et la zone de chauffe 8. Le fil résistif 4 est ainsi formé par les pistes de connexion électrique 9 et par la zone de chauffe 8 les séparant. Le fil résistif 4 est par ailleurs raccordé électriquement de manière connue à un montage électrique de mesure décrit plus loin et par l'intermédiaire duquel il est alimenté par des impulsions électriques provoquant l'échauffement par effet Joule de la zone de chauffe 8 et la variation de sa résistance électrique.

Le fluide destiné à circuler dans le canal 2 pouvant être sensible au contact des matériaux constituant le capteur fil chaud 1, pour éviter les problèmes d'interaction, le capteur fil chaud 1 est recouvert d'une couche d'oxyde (non représentée) faisant office d'isolant chimique. Les pistes de connexion électrique 9 présentent une résistance électrique négligeable devant celle de la zone de chauffe 8. La zone de chauffe 8 est refroidie par le fluide en circulation dans le canal 2. Ainsi, comme détaillé plus loin, le débit du fluide peut être déduit de l'observation des variations de températures du fil résistif 4, dues pour l'essentiel à la variation de tension électrique à ses bornes, représentative de la variation de la résistance électrique de la zone de chauffe 8. En référence à la figure 5, le dispositif de transfert 100 peut comporter plusieurs capteurs à fil chaud, par exemple un capteur à fil chaud 11 dit de température, simplement mis en oeuvre comme capteur de température, et un capteur à fil chaud 1 dit de mesure faisant partie du dispositif de mesure de débit 3 à proprement parler et placé en aval du capteur à fil chaud 11 selon le sens de circulation F du fluide. Le dispositif d'administration 100 peut comporter des sondes de températures 20 disposées de part et d'autre du capteur à fil chaud 1 pour déterminer, par la technique par calorimétrie précédemment décrite, le sens de circulation du fluide. Les capteurs à fil chaud 1 et 11 sont prévus suffisamment éloignés l'un de l'autre pour ne pas être influencés par leur zone de chauffe 8 respective.

En référence à la figure 6, le montage électrique de mesure 10, auquel est raccordé le fil résistif 4 du capteur à fil chaud 1 de mesure, comporte un pont de Wheatstone 16 alimenté par un générateur de tension 17, un amplificateur différentiel d'instrumentation 18 et un trigger de Schmitt 19.

Le générateur de tension 17 est de type connu et utilisé pour générer des impulsions électriques. Le fonctionnement par impulsions électriques permet de diminuer la puissance électrique consommée par le capteur à fil chaud 1 de mesure et d'améliorer le temps de réponse lors de la mesure. Le pont de Wheatstone 16 permet de déterminer la variation de la valeur de résistance électrique Rw du fil résistif 4 à partir de la mesure de la variation de tension électrique Vs de sortie à ses bornes. La valeur nominale de la résistance électrique Rw est choisie entre 50 Q et 50k Q à la température de service. De manière connue, le pont de Wheatstone 16 comporte trois résistances électriques R1, R3, Rw et un potentiomètre présentant lui-même une résistance électrique R4 ajustable. Les résistances électriques R1, R3 ont des valeurs connues. La résistance électrique R1 est choisie 10 à 100 fois plus faible que la résistance électrique Rw, par exemple de 5 Q si la résistance électrique Rw vaut 500 O. La résistance électrique R3 est choisi 10 à 100 fois plus élevée que la résistance électrique R1, par exemple de 500 Q. Ainsi, un maximum de puissance électrique est dissipé dans le fil résistif 4. La résistance électrique R4 a une valeur nominale par exemple de 50 kO. Les résistances R1, R2, R3 sont choisies pour que leur valeur ne change pas ou très peu selon leur température ce qui perturberait la mesure de débit. La tension électrique Vs du pont de Wheatstone 16 s'exprime par la relation mathématique suivante : ( Rw R4 ) Vs = dans laquelle : Vs est la tension électrique de sortie du pont de Wheatstone 16 Ri, R3 sont les valeurs des résistances électriques R1 et R3

VIN Ri + Rw R3 + R4 R4 est la valeur effective de la résistance électrique du potentiomètre Rw est la valeur de résistance électrique du fil résistif 4 du capteur à fil chaud 1 de mesure VIN est la tension électrique d'entrée du pont de Wheatstone 16 Avant la mesure, le pont de Wheatstone 16 est équilibré à l'aide du potentiomètre. Lorsque le pont de Wheatstone 16 est équilibré, sa tension électrique de sortie Vs est nulle et les résistances électriques respectent l'équation suivante : RwR3 - R1R4 = 0 Après une impulsion de chaleur, le fil résistif 4 est refroidi par le fluide.

Ce refroidissement varie en fonction du débit du fluide. La résistance électrique du fil résistif 4 varie en fonction de sa température (et donc du débit), ce qui déstabilise le pont de Wheatstone 16 en faisant varier la tension électrique de sortie Vs selon l'équation suivante : RiRw aAT AVs = VIN (Ri + Rw)2 dans laquelle : AVs est la variation de tension électrique aux bornes du pont de Wheatstone 16 R1 est la valeur de la résistance électrique R1 Rw est la valeur de résistance électrique du fil résistif 4 du capteur à fil chaud 1 de mesure a est le coefficient de température du fil résistif, particulièrement de la zone de chauffe 8. Ce coefficient de température a est très faible de l'ordre de 10-3K-1 AT est l'élévation de température du fil résistif 4 du capteur à fil chaud 1 de mesure VIN est la tension électrique d'entrée du pont de Wheatstone 16 La variation de température de la zone de chauffe 8, analogue à variation de tension Vs que l'on peut observer aux bornes du pont de Wheatstone 16 ou après amplification, se présente sous la forme d'un faisceau de courbes tel que représenté à la figure 10, pour différents débits donnés, avec une impulsion électrique Imp de durée fixe. Pour chacune de ces courbes, la température 0 du fil résistif 4 du capteur à fil chaud 1 s'élève pendant l'impulsion électrique Imp ce qui correspond à un temps de « chauffe ». Elle atteint une crête correspondant à une valeur maximale de température en fin d'impulsion électrique Imp. Après l'impulsion électrique Imp, la température 0 du fil résistif 4 du capteur à fil chaud 1 redescend d'abord rapidement pendant une première phase de refroidissement, puis plus progressivement pendant une seconde phase de refroidissement, jusqu'à atteindre une température de relaxation à laquelle elle se stabilise. Pendant la première phase de refroidissement, une imprécision sur la mesure du temps peut conduire à une erreur importante sur l'interprétation de la température. Inversement, pendant la seconde phase de refroidissement, une imprécision concernant la mesure de température peut conduire à une erreur importante sur l'interprétation du temps de refroidissement. Pour un même fluide, la température atteinte par le fil résistif 4 lors de la chauffe diffère en fonction du débit du fluide. Pour une même impulsion électrique, plus la vitesse du fluide est élevée, plus la température atteinte par le fil résistif 4 en fin de chauffe est faible et plus le refroidissement est rapide. De manière comparable, pour un même fluide, le temps de refroidissement du fil résistif 4 après impulsion électrique diffère en fonction du débit du fluide. Plus le fluide est rapide, plus il est efficace à refroidir le fil résistif 4.

Pour augmenter la sensibilité du pont de Wheatstone 16 sans augmenter l'intensité qui le traverse, on amplifie le signal de sortie au moyen de l'amplificateur différentiel d'instrumentation 18, par exemple AD620, permettant d'avoir de meilleures résolution et sensibilité. Le gain de cet amplificateur différentiel 18 d'instrumentation est réglé au moyen d'une résistance R5 par exemple de 10 kO. Pour mesurer les caractéristiques de temps, on utilise un trigger de Schmitt 19 comportant un amplificateur opérationnel, par exemple LF356H et une boucle de contre réaction sur l'entrée non-inverseuse et dont deux résistances R6 et R7 permettent d'ajuster les seuils du trigger de Schmitt 19. Les résistances R6, R7 ont des valeurs de résistances électriques connues, par exemple respectivement de 10 kO et 90 kO. Plus le débit augmente, plus le temps de commutation du trigger de Schmitt 19 diminue. Ainsi, le Trigger de Schmitt 19 permet de mesurer le temps de refroidissement nécessaire pour que la tension électrique Vs à la sortie du pont de Wheatstone 16 atteigne une valeur donnée.

Avant toute mesure, on réalise une étape de calibration pour déterminer la courbe de référence du temps de refroidissement du fil résistif d'un capteur de débit à fil chaud de référence soumis à une série d'impulsions électriques Imp donnée, en fonction du débit, pour un seuil de température de refroidissement eSeuil et optionnellement, un laps de temps choisi (selon le second mode de mise en oeuvre décrit plus loin) ou un seuil de température de redéclenchement (selon le troisième mode de mise en oeuvre décrit plus loin). Pour ce faire, on utilise un dispositif dit « étalonné » (non représenté) permettant la détermination précise du débit, par exemple par mesure massique. Avec ce dispositif étalonné, on transfère le fluide selon un premier débit donné, et on le soumet à une ou plusieurs impulsions électriques. On relève les temps de refroidissements du capteur de débit à fil chaud de référence et on répète l'opération pour plusieurs débits donnés. Pour un fluide donné, soumis à des impulsions électriques données et avec différents débits, on obtient ainsi une courbe de référence, illustrée par la figure 14, enregistrée dans une base de données faisant partie du dispositif de mesure de débit 3 selon l'invention. On peut réaliser plusieurs courbes de références à des températures de fluide différentes, des seuils différents, des laps de temps différents.

En référence aux figures 7, à 9, pour réaliser la mesure, on procède comme décrit ci-après. Dans un premier temps, on soumet le fil résistif 4 à une impulsion électrique Imp de rapport cyclique inférieur à 30%. Le rapport cyclique d'une impulsion électrique Imp correspond au rapport de la durée d'une impulsion sur le temps s'écoulant entre les débuts de deux impulsions électriques Imp successives. L'impulsion électrique Imp provoque l'échauffement du fil résistif 4 par effet Joule et donc une variation de sa résistance électrique Rw donc en sortie du pont de Wheatstone 16 et donc en sortie de l'amplificateur différentiel d'instrumentation 18. Sur les figures 7 à 9, on observe la variation de la tension électrique Vs (courbe de tension) qui passe d'une tension électrique minimale Vmin avant impulsion électrique Imp, à une tension électrique maximale Vmax pendant l'impulsion électrique Imp et la variation de température 0 (courbe de température) du fil résistif 4. La première impulsion électrique Imp1 est prolongée pendant une durée d'impulsion Timp prédéterminée pendant laquelle la tension électrique maximale Vmax reste constante et le fil résistif 4, initialement à une température de début 0Début est progressivement chauffé par effet Joule. Après l'écoulement de la durée d'impulsion Timp, la première impulsion électrique Imp1 est arrêtée. En fin de première impulsion électrique Imp1, le fil résistif 4 a atteint une température de transition 0Tr inférieure à la température maximale que le fil résistif 4 atteindrait, soumis à une impulsion électrique Imp de même amplitude et de durée prolongée. Après la première impulsion électrique Imp1, le fluide circulant dans le canal 2 refroidit par convection le fil résistif 4, donc la résistance Rw qui change en conséquence, est mesurée. Lors de ce refroidissement, la tension électrique Vs atteint un seuil de tension électrique de refroidissement VSeuil préalablement établi et correspondant au seuil de température de refroidissement 0Seuil supérieur à la température du fil résistif 4 en contact avec le fluide en circulation en l'absence de tout chauffage. On mesure le temps de refroidissement TRef nécessaire pour atteindre ce seuil de tension électrique VSeuil, choisi à l'avance, en fonction de la stratégie de mesure souhaitée. Pour privilégier la consommation d'énergie, on prévoit le seuil de température de refroidissement eSeuil rapproché de la température de relaxation, dans la seconde phase de refroidissement. Ainsi, les impulsions électriques sont déclenchées selon une fréquence modérée. Pour privilégier la réactivité, on prévoit le seuil de température de refroidissement eSeuil éloigné de la température de relaxation, dans la première phase de refroidissement. Ainsi, les impulsions électriques sont déclenchées selon une fréquence élevée. Connaissant le temps de refroidissement TRef, à partir de la courbe de référence établie pendant l'étape de calibration, on détermine directement et de manière simple le débit du fluide. Ainsi, le procédé de mesure de débit selon l'invention est basé sur la mesure unique du temps de refroidissement TRef du fil résistif 4 à partir d'une impulsion électrique Imp. Le refroidissement étant plus lent à intervenir que l'élévation en température, la mesure basée sur le temps de refroidissement TRef est plus précise. En remplacement de la courbe de référence, on peut utiliser des données de référence présentées par exemple sous forme de tableau ou sous toute autre forme adaptée. Les mesures de temps de refroidissement TRef sont répétées. Pour ce faire, on génère successivement plusieurs impulsions électriques Imp de même durée Timp, en faisant varier la fréquence selon l'un des modes de mise en oeuvre décrit ci-après. On obtient ainsi une pluralité de mesure de débit dont on peut tracer la courbe en fonction du temps. L'intégration de cette courbe permet de déduire la dose de fluide transférée, par exemple la dose de médicament administrée. En début de mesure, le capteur à fil chaud 1 permet de détecter la présence de liquide dans le canal 2 et, le cas échéant, de confirmer l'amorçage du transfert. De plus, le capteur à fil chaud 1 permet de mesurer la température du fluide en circulation et de choisir en conséquence une courbe de référence correspondant à cette température. Le capteur à fil chaud 1 peut également être utilisé pour s'assurer que le fluide utilisé correspond à celui attendu. En effet, chaque fluide a une courbe de température qui lui est propre. En mesurant la température de transition eTr de crête à la fin de la première impulsion électrique Imp1, ou la température finale eFin de crête à la fin des impulsions électriques Impn suivantes, on peut vérifier la nature du fluide en s'assurant que ce pic correspond bien à celui du fluide attendu. La combinaison des sondes de températures 20 selon la technique par calorimétrique et du capteur à fil chaud 1 permet de vérifier le sens de circulation du fluide dans le canal 2. A cet effet, on peut également utiliser deux capteurs à fil chaud 1, 11 selon la technique par temps de vol.

Entre le début de la première impulsion électrique Imp1 et le début de la seconde impulsion électrique Imp2 séparés par un intervalle de temps initial IT1, le procédé de mesure de débit est dans un mode de fonctionnement transitoire (mode 1). Lors des impulsions électriques Impn suivantes, le procédé de mesure de débit est dans un mode de fonctionnement stabilité (mode 2) au cours duquel, sans variation concernant le fluide (débit, température, composition, ...) ni le canal 2 (température, section de passage, état de surface, ...), les températures finales eFin atteintes en fin de chaque impulsion électrique Impn sont identiques entre elles et supérieures à la température de transition eTr atteinte à la fin de la première impulsion électrique Imp. On parle alors de stabilisation thermique. Dans les exemples illustrés, la stabilisation thermique intervient, de manière non limitative, dès la seconde impulsion électrique Imp2. Après stabilisation thermique, en fin d'impulsion électrique Impn, le fil résistif 4 est passé de la température de seuil de refroidissement eSeuil précédemment atteinte à une température finale eFin restant inférieure à la température maximale que le même fluide atteindrait, soumis à une impulsion électrique de même intensité et de durée prolongée. Le début du comptage du temps de refroidissement TRef est par exemple enclenché dès la fin de l'impulsion électrique Imp pour une mesure 30 directe du temps de refroidissement TRef. On peut également mesurer le temps de refroidissement TRef de manière indirecte à partir du début de l'impulsion électrique Imp en déduisant déduit la durée Timp de l'impulsion électrique Imp. Les paramètres opérationnel tel que le seuil choisi pour la mesure du temps de refroidissement TRef et les conditions de redéclenchement de l'impulsion électrique Imp sont donc choisis en amont à partir de l'analyse des courbes de référence, selon : - les objectifs de mesures (optimisation de la vitesse de réponse, minimisation de la consommation énergétique, dynamique de mesure, précision de mesure, etc.), le type d'écoulement mesuré, et - les performances du capteur de débit à fil chaud (1) et de l'électronique associée (rapport signal/bruit). En référence à la figure 7 et selon un premier mode de mise en oeuvre de l'invention, on déclenche une nouvelle impulsion électrique Impn dès que le seuil de tension électrique VSeuil suivant l'impulsion précédente Impn-1 est atteint. En référence à la figure 8 et selon un second mode de mise en oeuvre de l'invention, on laisse passer un laps de temps Tempo après le franchissement du seuil tension électrique VSeuil avant de déclencher une nouvelle impulsion électrique Imp identique en tension électrique V et durée d'impulsion Timp à la première impulsion électrique Imp1. Pendant le laps de temps Tempo, le fil résistif 4 continue à se refroidir du seuil de température de refroidissement eSeuil jusqu'à une première température minimale emin1 (correspondant à un première tension électrique minimale Vmin1) après la première impulsion électrique Imp1, et jusqu'à une seconde température minimale emin2 (correspondant à un première tension électrique minimale Vmin2) après les impulsions électriques Impn suivantes. La figure 9 illustre un troisième mode de réalisation sensiblement similaire au précédent, au cours duquel au lieu d'attendre un laps de temps Tempo après le franchissement du seuil tension électrique VSeuil, on attend d'atteindre un seuil de tension électrique de redéclenchement VRed prédéterminé (correspondant à une température de redéclenchement eRed) avant de déclencher chaque nouvelle impulsion électrique Impn. Pour chacun de ces modes de mise en oeuvre, le seuil de tension électrique VSeuil, et donc le seuil de température de refroidissement eSeuil, est choisi en fonction du fluide. De même, on choisie la durée d'impulsion Timp de sorte que, à la fin des impulsions électriques Impn, la température finale eFin atteinte par le fil résistif 4 soit inférieure à la température de sécurité que le fluide ne doit pas atteindre.

Par rapport aux procédés de mesure de débit impliquant une conversion analogique/numérique, le procédé selon l'invention est de mise en oeuvre simplifiée et moins onéreuse. Il présente en outre l'avantage de permettre en effet la mesure de débit du fluide quel que soit son sens de circulation. De plus, le procédé de mesure de débit selon l'invention peut exploiter la différence entre les conductivités thermiques de l'eau et de l'air pour obtenir une réponse caractérisant le contact du fluide sur le fil résistif par rapport au contact de l'air sur le fil résistif. Il est donc possible de détecter la présence du liquide dans le canal. De plus, on peut utiliser un ou plusieurs seuils de refroidissement complémentaire pour extraire d'autres données, par exemple déterminer la nature du liquide. Pour une production industrielle de dispositif de mesure de débit 3, on peut réaliser une première étape de calibration avec un liquide en circulation sur un nombre limité de capteur de débit à fil chaud pour obtenir la courbe de référence avec fluide. Ensuite, on réalise une étape de calibration complémentaire avec de l'air, à vitesse nulle ou à débit prédéterminé pour obtenir une courbe complémentaire de chauffage, en particulier une pente de chauffe, que l'on met en corrélation avec la courbe précédente. Après, pour le contrôle de chaque nouveau capteur de débit à fil chaud, on peut réaliser une étape de calibration avec de l'air pour éviter l'utilisation de liquide et se servir des faisceaux de la courbe de référence pour évaluer toute déviation par rapport à un standard établi. Lorsque la déviation est trop importante, le capteur de débit à fil chaud sera rejeté. Lorsque la déviation est acceptable, elle sera prise en compte pour corriger la mesure et indiquer un débit précis.

On utilise de préférence un capteur de débit 1 avec substrat 5 en verre. Un tel substrat permet d'atteindre des performances supérieures à celles des capteurs à fil chaud et substrat 5 en silicium. En comparaison avec le substrat en silicium, le substrat 5 en verre permet d'atteindre des temps de réponse inférieurs tout en ayant une consommation d'énergie très faible. De plus il est compatible avec les procédés actuels de fabrication de débitmètres à fil chaud 1. La courbe de la figure 11 représente le gain d'efficacité de chauffe d'un capteur à fil chaud 1 en fonction de la conductivité thermique du substrat 5 (en W/m/K) pour différents substrats utilisés par rapport à un substrat silicium. Il apparait clairement que le gain d'efficacité est supérieur avec un substrat 5 en verre qu'avec un substrat en silicium. La courbe de la figure 12 représente l'élévation maximale de température moyenne dans le fil résistif 4 en fonction de la puissance de chauffe appliquée dans le même fil résistif 4 avec des substrats 5 différents.

L'élévation maximale de température est linéaire en fonction de la puissance de chauffe. On constate que pour une même puissance de chauffe, l'élévation de la température du fil résistif 4 est très supérieure avec un substrat 4 en verre qu'avec un substrat en silicium. Aussi, les performances thermiques d'un capteur à fil chaud avec un substrat 5 en verre sont supérieures à celles d'un capteur à fil chaud avec substrat silicium. La courbe de la figure 13 représente la variation relative de tension électrique aux bornes du fil résistif 4 (en %) en fonction du débit du fluide (ml/min), pour différentes puissances de chauffe (en mW) du fil résistif 4 et pour des substrats 5 en verre et en silicium. On constate que, pour un même débit du fluide et pour une puissance de chauffe inférieure, la variation de tension aux bornes du fil résistif 4 est supérieure avec un substrat 5 en verre qu'avec un substrat en silicium. Ainsi, la sensibilité d'un capteur à fil chaud 1 avec substrat 5 en verre est supérieure à celle d'un capteur à fil chaud avec substrat en silicium. Donc, à sensibilité égale, la puissance consommée par un fil résistif 4 sur un substrat en silicium est plus importante que sur un substrat 5 en verre. Le substrat 5 de verre possédant une plus faible conductivité thermique, il permet de diminuer la puissance consommée pour obtenir une meilleure sensibilité de mesure Les capteurs à fil chaud 1 réalisé avec un substrat 5 en verre permettent d'obtenir des temps de réponse inférieurs à 10 ms. Ainsi, les impulsions électriques Imp de chauffe peuvent être générées avec un rapport cyclique inférieur à 30%, par exemple d'environ 10%, configuration dans laquelle les impulsions électriques Imp présentent une tension maximale Vmax pendant moins de 1 ms. Le procédé permet ainsi un asservissement en boucle efficace.

Il ressort de ce qui précède que le verre en tant que substrat 5 permet d'obtenir un compromis optimal entre performance, rapidité de mesure et autonomie. Le verre est de plus compatible avec les fluides médicamenteux susceptibles d'être utilisés. Les performances globales du capteur à fil chaud 1 avec substrat 5 en verre sont donc améliorées par rapport au silicium. D'autres matériaux tels que par exemple la céramique, le quartz, la zircone, l'alumine permettent également d'obtenir de bonnes performances. Ces matériaux peuvent être utilisés pour former le substrat dans son intégralité ou la partie sous-jacente au fil résistif. Ces matériaux peuvent être massifs ou obtenus par frittage de poudre (laser ou stéréo) sur des matériaux moyennement conducteurs thermiques. Le frittage permet d'obtenir une forme poreuse améliorant encore les propriétés massiques du matériau utilisé. La porosité est de préférence située entre environ 20 % et 90 %. La forme poreuse présente par rapport à la forme massive une conductivité thermique encore plus faible, une capacité calorifique plus faible. De plus, la forme poreuse peut être mise en forme localement, uniquement sous le fil résistif, par exemple sur une largeur correspondant à celle du canal et sur une épaisseur de 10 pm à 2 mm. La base du substrat peut être réalisée en silicium. La forme poreuse peut ainsi être apportée sous forme de poudre dans une cavité prévue sur la base du substrat, puis chauffée à une température de fusion à laquelle les grains de poudre se soudent entre eux. L'apport de chaleur peut être obtenu par des moyens optiques tels que par exemple un laser. On peut utiliser l'un des procédés de frittage connus tel que le frittage laser avec phase liquide (procédé SLM : Selective Laser Melting) ou le frittage laser sans phase liquide (procédé SLS : Selective Laser Sintering). Après l'obtention du frittage, on peut réaliser une finition de surface au cours de laquelle on diminue la porosité de surface pour faciliter le dépôt du polysilicium. Cette porosité peut également être diminuée en augmentant la puissance des moyens optiques pour obtenir une couche de surface frittée avec une densité supérieure présentant une porosité quasi nulle. La rugosité de la surface peut être réduite par exemple par abrasion/polissage mécanique ou mécano-chimique (CMP). Le dispositif et le procédé de mesure de débit selon l'invention permettent de répondre aux contraintes de transfert de fluide médicamenteux notamment par injection de type bolus, à savoir : - plage de débit : 1 à 20 ml/min - erreur de dose : 5% - temps de réponse 10 ms - puissance consommée 50 mW - pertes de charges induites inférieures à 10 mbar - mesure n'altérant pas le médicament Le dispositif et le procédé de mesure de débit selon l'invention peuvent être utilisés pour toute application nécessitant le transfert de fluide, en particulier pour des dispositifs d'administration miniaturisés, tels que par exemple des dispositifs d'administration médicaux ou esthétiques. Le dispositif et le procédé de mesure de débit selon l'invention peuvent ainsi être utilisés dans le cadre de reconstitution de fluide médicamenteux, d'administration orale, nasale ou par injection. Les dispositifs de transfert selon l'invention peuvent être des micro-pompes, par exemple de type patch.

II va de soi que la présente invention ne saurait être limitée à la description qui précède d'un de ses modes de réalisation, susceptibles de subir quelques modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention.

Claims (13)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de mesure de débit (3) d'un fluide dans un canal (2) comprenant un capteur de débit à fil chaud (1) fonctionnant par impulsions électriques (Imp), caractérisé en ce qu'il est agencé pour réaliser, pour chaque impulsion électrique (Imp), une mesure du temps de refroidissement (TRef) nécessaire, depuis ladite impulsion électrique (Imp), pour que la tension électrique (Vs) aux bornes dudit capteur de débit à fil chaud (1) atteigne un seuil de tension électrique (VSeuil) prédéterminé, et pour déterminer ledit débit du fluide à partir dudit temps de refroidissement (TRef).
2. 2. Dispositif de mesure de débit (3) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est agencé pour générer successivement plusieurs impulsions électriques (Imp) de même durée en faisant varier la fréquence entre lesdites impulsions électriques (Imp) successives en fonction du franchissement du seuil de tension électrique (VSeuil).
3. 3. Dispositif de mesure de débit (3) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est agencé pour déclencher chaque nouvelle impulsion électrique (Imp) dès que ledit seuil de tension électrique (VSeuil) suivant l'impulsion électrique (lm) précédente est atteint.
4. 4. Dispositif de mesure de débit (3) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est agencé pour déclencher chaque nouvelle impulsion électrique (Imp) après l'écoulement d'un laps de temps (Tempo) prédéterminé après que ledit seuil de tension électrique (VSeuil) suivant l'impulsion électrique (lm) précédente a été atteint.
5. 5. Dispositif de mesure de débit (3) selon la revendication 2, caractérisé 30 en ce qu'il est agencé pour déclencher chaque nouvelle impulsionélectrique (Imp) dès qu'un seuil de tension électrique de redéclenchement (VRed) prédéterminé est atteint après que ledit seuil de tension électrique (TSeuil) suivant l'impulsion électrique (lm) précédente a été atteint.
6. 6. Dispositif de mesure de débit (3) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est agencé pour déterminer directement ledit débit du fluide à partir de données de référence relatives au temps de refroidissement (TRef) de la résistance électrique (Rw) d'un capteur de débit à fil chaud de référence soumis à une impulsion électrique (Imp) donnée, en fonction du débit et pour un seuil de température de refroidissement donné, et de la mesure du temps de refroidissement (TRef) dudit capteur de débit à fil chaud (1).
7. 7. Dispositif de mesure de débit (3) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit capteur de débit à fil chaud (1) comporte un substrat (5) réalisé au moins en partie à base de l'un des matériaux substrat choisi dans le groupe comprenant au moins le verre , la céramique, le quartz, les sables de silicate, la zircone, l'alumine.
8. 8. Dispositif de mesure de débit (3) selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit matériau substrat se présente sous une forme poreuse avec une porosité comprise entre environ 20% et 90%.
9. 9. Dispositif de mesure de débit (3) selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit matériau substrat est gravé sur la face arrière, opposée à la face avant destinée à être en contact avec ledit fluide circulant dans ledit canal (2), de sorte à former une membrane d'épaisseur réduite, limitant la conductivité thermique dudit capteur de débit à fil chaud (1) au niveau de ladite gravure.
10. 10. Dispositif de transfert (100) d'un fluide comportant au moins un canal de transfert (2) dudit fluide et des moyens de réglage dudit transfert, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de mesure de débit (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, lesdits moyens de réglage comportant au moins une boucle d'asservissement permettant d'ajuster le débit et/ou la dose de liquide transférée en fonction du résultat de ladite mesure de débit du fluide.
11. 11. Procédé de mesure de débit d'un fluide dans un canal (2) au cours duquel on utilise un capteur de débit à fil chaud (1) soumis à des impulsions électrique (Imo), caractérisé en ce que l'on réalise, pour chaque impulsion électrique (Imo), une mesure du temps de refroidissement (TRef) nécessaire depuis ladite impulsion électrique (Imo) pour que la tension électrique (Vs) aux bornes dudit capteur de débit à fil chaud (1) atteigne un seuil de tension électrique (VSeuil) prédéterminé, et déterminer ledit débit à partir dudit temps de refroidissement (TRef).
12. 12. Procédé de mesure de débit d'un fluide selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, avant ladite mesure, on réalise une étape de calibration au cours de laquelle on relève les données de référence du temps de refroidissement (TRef) d'un capteur de débit à fil chaud de référence soumis à une impulsion électrique (Imo) donnée, en fonction du débit et pour un seuil de température de refroidissement donné, en ce qu'après la mesure du temps de refroidissement (TRef) dudit capteur de débit à fil chaud (1), on détermine directement à partir desdites données de référence le débit dudit fluide.
13. 13. Procédé de mesure de débit d'un fluide selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, avant ladite mesure, on réalise plusieurs étapes de calibration pour relever des séries différentes de données de référence en fonction de différentes températures prédéterminées de fluide,et en ce que lors de ladite mesure, on choisit la série de données de référence en fonction de la température du fluide utilisé.