FR3000677A1 - Dispositif a cellule thermosensible de suivi de l'observance d'un traitement medical - Google Patents

Dispositif a cellule thermosensible de suivi de l'observance d'un traitement medical Download PDF

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Thierry Boulanger
Mickael Libardi
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Air Liquide Medical Systems SA
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Abstract

L'invention porte sur un dispositif de suivi de l'observance d'un traitement avec administration de gaz à un individu comprenant une entrée de gaz (2) et une sortie de gaz (3), un passage de gaz (1) joignant fluidiquement l'entrée de gaz (2) à la sortie de gaz (3), au moins un capteur de pression, et un dispositif de détermination de débit (4, 5, 6, 7), agencé dans le passage de gaz (1), pour déterminer le débit du gaz circulant dans ledit passage de gaz (1). Le dispositif de détermination de débit (4, 5, 6, 7) comprend au moins une cellule thermosensible (4).

Description

La présente invention concerne un dispositif de suivi de l'observance d'un traitement thérapeutique avec administration de gaz à un patient comprenant un dispositif de détermination de débit comprenant au moins une cellule thermosensible pour déterminer le débit du gaz circulant dans ledit passage de gaz.
Dans le cadre d'une observance de la ventilation des patients à domicile, il convient de retourner différentes informations au prescripteur témoignant de la bonne adéquation du patient à son ventilateur, en particulier lors du traitement de pathologies du type apnée du sommeil. En particulier, l'observance du traitement, c'est-à-dire le fait de savoir si le patient utilise bien son ventilateur conformément aux prescriptions, et l'efficacité du traitement, à savoir le fait de savoir si le patient est bien appareillé à son ventilateur, c'est-à-dire en l'absence de fuites, et bien adapté à son ventilateur, c'est-à-dire en l'absence d'événements de type apnées, hypoventilation ou autres, sont des éléments essentiels du bon suivi d'un patient.
Pour restituer au prescripteur de telles informations, on peut : - soit équiper le ventilateur d'un boîtier de télétransmission et procéder à une analyse des événements par le biais des capteurs (pression / débit) de l'appareil. Ceci suppose toutefois autant d'outils d'analyse qu'il existe de fabricants, ce qui n'est pas pratique. - soit utiliser un dispositif dédié connecté en sortie de ventilateur pour mesurer les valeurs de pression et débit, pour analyser les événements et ensuite les télétransmettre au prescripteur par exemple. Ceci permet de centraliser les informations de n'importe quel ventilateur sur un support unique et est donc une manière de faire préférée. Il a déjà été proposé des dispositifs dédiés connectables en sortie de ventilateur.
Ainsi, les documents EP-A-2329768 et EP-A-2506766 proposent un dispositif dont le principe de mesure repose sur l'effet Venturi. Ce dispositif intègre en son sein deux capteurs de pression absolue dont le différentiel, associé à une géométrie particulière, donne une image du débit le traversant. Ce dispositif répond à une exigence essentielle en présentant une perte de charge faible, c'est-à-dire qu'il n'influe à priori pas sur les performances des ventilateurs sur lesquels il vient à être connecté. Toutefois, ce type de dispositif dédié présente plusieurs inconvénients. Tout d'abord, le dispositif ne réalise qu'une mesure unidirectionnelle, c'est-à-dire du débit fourni par la machine vers le patient, c'est-à-dire le débit inspiré, et non du débit du patient vers la machine, c'est-à-dire du débit expiré. Or, une estimation fiable des fuites, qui est un paramètre d'observance essentiel de la bonne adéquation patient/machine, ne peut être réalisée qu'en ayant la notion des volumes inspirés et expirés. Ensuite, ce type de dispositif dédié ne permet qu'une faible précision de mesure dans les bas débits. En effet, le principe de mesure nécessite de s'accommoder de faibles pertes de charge. Or, cette mesure repose sur l'exploitation des signaux de deux capteurs de pression indépendants. Dès lors, le différentiel des deux mesures, permettant d'apprécier la perte de charge et donc le débit circulant dans la tuyère, est entaché d'erreurs, à savoir des erreurs intrinsèques de chacun des capteurs (étalonnage, dérives...). De plus, les perturbations issues du ventilateur engendrent dans cette gamme de débit, donc faible gamme de pression, un bruit pneumatique tel que l'exploitation du différentiel en devient très difficile. Par ailleurs, en cas de nécessité de mettre en oeuvre une humidification du gaz envoyé vers les voies aériennes du patient, ce qui est le cas dans environ 50% des prescriptions, la condensation d'eau qui se forme dans le dispositif est de nature à altérer la mesure de débit. Le dispositif reconnaît alors cette condition et stoppe l'analyse de la ventilation patient et il s'ensuit alors une perte d'observance préjudiciable. Le problème qui se pose est de proposer un dispositif dédié amélioré de suivi de l'observance d'un traitement ne présentant pas les inconvénients susmentionnés.
La solution est un dispositif de suivi de l'observance d'un traitement avec administration de gaz à un individu comprenant : - une entrée de gaz et une sortie de gaz, - un passage de gaz joignant fluidiquement l'entrée de gaz à la sortie de gaz, - au moins un capteur de pression, et - un dispositif de détermination de débit, agencé dans le passage de gaz, pour déterminer le débit du gaz circulant dans ledit passage de gaz, caractérisé en ce que le dispositif de détermination de débit comprend au moins une cellule thermosensible. Selon le cas, le dispositif de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes : - la cellule thermosensible comprend au moins un élément chauffant et au moins deux groupes de thermocouples (ou thermopile en anglais). - l'élément chauffant est agencé entre un premier groupe thermocouple et un second groupe thermocouple. - le premier groupe thermocouple et le second groupe thermocouple sont conçus pour et aptes à fournir des valeurs de tension représentatives des températures du gaz de part et d'autre de l'élément chauffant, et pour délivrer au moins un signal de différence de tension. - il comprend des moyens de traitement recevant ledit au moins un signal de différence de tension provenant desdits premier et second groupes thermocouples et calculant au moins un débit de gaz dans le passage à partir dudit au moins un signal de différence de tension. - il comprend un ou deux capteurs de pression absolue ou un capteur de pression relative pour déterminer au moins une différence de pression entre au moins une partie du passage et l'atmosphère extérieure. - les moyens de traitement sont aptes à et conçus pour traiter les valeurs de débit et de pression et en déduire au moins une donnée de durée de traitement journalier et au moins une donnée d'efficacité de traitement. - il comprend des moyens de stockage de données pour mémoriser au moins l'une desdites données. - il comprend des moyens d'émission aptes à et conçus pour transmettre au moins l'une desdites données. - les moyens de traitement comprennent au moins un microcontrôleur. - les moyens d'émission comprennent un système émetteur sans fil et une antenne permettant d'assurer une transmission sans fil des données. - les moyens de stockage de données comprennent au moins une puce mémoire ou une carte mémoire. - le système émetteur radiofréquence comprend un modem GSM ou GPRS. - le modem GSM ou GPRS envoie les enregistrements des données d'observance et d'efficacité du traitement du patient à un serveur permettant de générer des rapports d'observance et d'efficacité de traitement. - il comprend en outre des moyens d'alimentation en courant électrique, typiquement une alimentation électrique à tension inférieure à 50V. - il comprend en outre un ou des indicateurs fournissant à l'utilisateur une information relative à l'efficacité du traitement appliqué au moyen du dispositif L'invention concerne aussi une installation ou un appareillage de traitement comprenant une machine de ventilation reliée fluidiquement à l'entrée d'un dispositif de suivi selon l'invention, de manière à alimenter ledit dispositif de suivi en gaz sous pression. L'invention va être mieux comprise grâce à la description suivante, faite en références aux Figures annexées parmi lesquelles : - la Figure 1 est un schéma de principe d'un mode de réalisation d'une installation de ventilation équipé d'un dispositif de suivi de l'observance selon la présente invention ; - les Figures 2a (vue de côté) et 2b (vue en section) représentent le dispositif de détermination de débit équipant le dispositif de suivi de l'observance la Figure 1, - la Figure 3 schématise un mode de réalisation d'une cellule thermosensible du dispositif de détermination de débit de la Figure 2 et - la Figure 4 schématise une architecture interne possible du dispositif de suivi de l'observance selon la présente invention.
Comme illustré en Figure 1, une installation ou appareillage de traitement d'un patient par administration de gaz sous pression, notamment de traitement de l'Apnée Obstructive du Sommeil, comprenant une machine de ventilation 11 par exemple de type CPAP, APAP, BiPAP ou analogue, reliée fluidiquement à l'entrée d'un dispositif de suivi de l'observance 10 selon l'invention, de manière à alimenter ledit dispositif en gaz sous pression, typiquement en air ou en air enrichi en oxygène. Le dispositif 10 de suivi de l'observance d'un traitement selon la présente invention comprend un boîtier venant se raccorder sur le trajet du gaz respiratoire, typiquement de l'air sous pression, c'est-à-dire sur le circuit patient 12 reliant la machine 11 au masque 13 respiratoire, en général nasal, équipant le patient 14 à traiter. La connexion du dispositif 10 au circuit patient 12 se fait au moyen de tubes flexibles à embouts classiques, par exemple des embouts de diamètre égal à 22 mm et conformes à la norme ISO 5356-1. Plus précisément, le dispositif de suivi de l'observance 10 comprend un boîtier traversé par un passage 1 interne de gaz reliant fluidiquement une entrée 2 à une sortie 3 de gaz au sein duquel transite le gaz débité par le ventilateur 11, avant d'être acheminé jusqu'à au patient 14, via la conduite souple 12 et le masque 13. Un dispositif de détermination de débit est agencé dans le boîtier et est relié au passage 1 de manière à permettre une mesure du débit du gaz circulant à l'intérieur dudit passage 1, c'est-à-dire entre l'entrée 2 et la sortie 3. Selon l'invention, en tant que dispositif de détermination de débit, on utilise une cellule thermosensible 4 agencée sur le trajet du gaz, comme illustré en Figures 2a et 2b, c'est-à-dire directement insérée dans le flux gazeux. Par exemple, on peut utiliser une cellule thermosensible de référence commerciale 25 PTFD10 commercialisée par la société POSIFA. Comme illustré en Figure 3, une telle cellule thermosensible 4 comprend un support 8 portant un élément chauffant 5, par exemple une résistance électrique chauffante, deux groupes thermocouples 6, 7, et une résistance 9 de référence variant en fonction de la température ambiante de sorte de constituer une sorte de masse thermique. 30 L'élément chauffant 5 est agencé entre un premier groupe thermocouple 6 et un second groupe thermocouple 7 de manière à pouvoir délivrer des valeurs de tension Ul, U2 représentatives des températures Ti, T2 du gaz de part et d'autre de l'élément chauffant 5 à partir desquelles valeurs de tension Ul, U2, est calculé un signal de différence de tension qui peut être utilisé pour déterminer, via des moyens de traitement, 35 le débit du gaz circulant au contact de ladite cellule thermosensible 4. En d'autres termes, la cellule thermosensible 4 exploite le gradient ou la différence de température de part et d'autre de l'élément chauffant 5. Le gaz arrivant au contact de la cellule 4 en étant à une première température Ti (mesurée) élève sa température au contact de l'élément chauffant 4 laquelle atteint une seconde température T2 avec T2>T1. Cette différence de température peut être utilisé pour calculer le débit du gaz car le débit est alors une fonction de la différence entre les deux températures Ti et T2. Mettre en oeuvre une cellule thermosensible 4 est avantageux car pour mesurer la gamme de débits en jeu dans cette application, sa mise en oeuvre requiert un diamètre de passage compris entre 15 et 20 mm, c'est-à-dire bien supérieur au diamètre de passage des dispositifs de l'art antérieur. Cette disposition confère ainsi au dispositif de suivi 10 de l'invention une entière compatibilité avec tous les ventilateurs auxquels il serait susceptible d'être connecté.
En outre, le dispositif 10 selon l'invention présente les avantages suivants : - une bidirectionnalité des mesures. Le système reposant sur un différentiel de température, il est alors possible de mesurer des gradients de température positifs et négatifs, c'est-à-dire de mesurer les débits inspirés et expirés par le patient. Cette caractéristique permet au dispositif de mesurer de manière fiable les fuites et d'en nourrir le rapport d'observance. - bonne précision de mesure y compris dans les bas débits. La mesure réalisée est une mesure purement différentielle d'éléments situés sur le même substrat et non la différence de deux mesures indépendantes, ce qui permet de maîtriser l'incertitude sur la mesure. De plus, plus le débit est faible, plus la vitesse du fluide est lente, c'est-à-dire que le gaz se réchauffe d'autant plus au contact de l'élément chauffant, augmentant alors le gradient de température. Autrement dit, plus le débit est faible, meilleure est la sensibilité de l'élément de mesure. - disponibilité des mesures. La cellule thermosensible 4 n'est pas sensible à l'humidité. De plus, l'élément chauffant de la cellule (plusieurs centaines de degrés) empêche toute condensation sur la partie sensible, c'est-à-dire que l'accès à la mesure est permanent et l'observance du patient continument réalisée. Par ailleurs, comme montré en Figure 4, sont également prévus de pression absolue ou un capteur de pression relative 26, lequel/lesquels est/sont également agencés sur le passage 1 de manière à permettre une détermination la pression à l'intérieur du passage 1 entre lesdites entrée 2 et sortie 3. Le dispositif de détermination de débit 4 et le ou les capteurs de pression 26 sont connectés par ailleurs à des moyens de traitement 21, tel qu'un microcontrôleur à algorithme(s), par exemple le microcontrôleur MSP430 de Texas Instruments, capable de traiter les mesures de pression et de débit afin d'en déduire la durée de traitement journalier et l'efficacité du traitement du patient P. Par ailleurs, le ou les capteurs de pression 26 peuvent être par exemple des capteurs BMP085 commercialisés par la société BOSCH qui sont des capteurs de pression digitaux barométriques à haute précision (jusqu'à 0,03 hPa) et faible consommation en énergie (jusqu'à environ 3 1.1A). Des moyens de stockage de données 23 sont utilisés pour mémoriser tout ou partie des données ainsi mesurées, par exemple une puce mémoire d'enregistrement de données ou une carte mémoire enfichable, notamment une carte mémoire flash de 8 Go de SST. Par ailleurs, des moyens d'émission 24, 25, tel un émetteur radiofréquence 24 et son antenne 25, sont prévus pour permettre de transmettre 16, de préférence via une transmission sans fil, tout ou partie desdites données vers un récepteur situé à distance, tel un ordinateur 17 ou un serveur 18, comme illustré sur la Figure 1. L'émetteur 10 radiofréquence 24 peut par exemple être équipé d'une antenne 25 de 870 MHz de PHYCOMP. Des moyens d'alimentation en courant électrique 22 assurent l'alimentation électrique du dispositif, par exemple une alimentation électrique à basse tension comprenant une ou plusieurs batteries, piles...
15 Le dispositif de suivi de l'observance 10 selon la présente invention a pour fonction de mesurer, indépendamment de la machine 11 de traitement, par exemple de l'AOS, et donc sans utiliser d'information ou de donnée interne à cet appareil 11, et de communiquer à distance, sans fil, les informations relatives non seulement à l'observance mais également à l'efficacité d'un traitement, c'est-à-dire la durée de traitement effective des patients, ainsi 20 que les évènements notamment les apnées, hypopnées, limitations de débit, ronflements, fuites... Ceci permet d'obtenir un suivi quotidien et une sécurité dans le suivi du traitement du patient à domicile grâce à la possibilité d'alarmer le patient et son centre de soins en cas de non suivi de la prescription ou de non efficacité du traitement.
25 Le dispositif 10 de l'invention possède une capacité d'enregistrement de plusieurs mois, de préférence d'au moins 1 an, laquelle peut être encore étendue. Il peut communiquer les données enregistrées par liaison filaire USB vers un ordinateur, un PDA, un serveur ou tout autre moyen capable d'enregistrer directement les données transmises, comme montré en Figure 2. En fait, le dispositif transmet à distance à 30 l'aide du modem GSM ou GPRS intégré qui envoie les enregistrements de données d'observance et d'efficacité du traitement du patient jusqu'au centre de soins par exemple, où un serveur S adapté permet de générer des rapports d'observance et d'efficacité de traitement. Comme déjà dit, le dispositif de l'invention est de mesurer la durée de traitement du 35 patient et son efficacité lorsqu'il se traite. Le dispositif 10 de l'invention permet une telle observance et donc un suivi efficace des patients grâce au traitement des données mesurées par un algorithme indépendant de la machine de traitement. La délivrance automatique des résultats d'observance et d'efficacité du traitement est opérée quotidiennement et sans déplacement d'un intervenant puisque tout se fait à distance. Ensuite, l'interprétation des rapports est aisée et ce, quelle que soit la machine de traitement utilisée. Le dispositif 10 de l'invention est utilisable dans le cadre de toute méthode de traitement thérapeutique, en particulier du syndrome d'apnée obstructive du sommeil (SAOS) d'un patient se caractérisant notamment par une obstruction de ses voies aériennes supérieures.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Dispositif de suivi de l'observance d'un traitement avec administration de gaz à un individu comprenant : - une entrée de gaz (2) et une sortie de gaz (3), - un passage de gaz (1) joignant fluidiquement l'entrée de gaz (2) à la sortie de gaz (3), - au moins un capteur de pression, et - un dispositif de détermination de débit (4, 5, 6, 7), agencé dans le passage de gaz (1), pour déterminer le débit du gaz circulant dans ledit passage de gaz (1), caractérisé en ce que le dispositif de détermination de débit (4, 5, 6, 7) comprend au moins une cellule thermosensible (4).
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cellule thermosensible (4) comprend au moins un élément chauffant (5) et au moins deux groupes de thermocouples (6, 7).
  3. 3. Dispositif de suivi selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément chauffant (5) est agencé entre un premier groupe thermocouple (6) et un second groupe thermocouple (7).
  4. 4. Dispositif de suivi selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier groupe thermocouple (6) et le second groupe thermocouple (7) sont conçus pour et aptes à fournir des valeurs de tension (U1, U2) représentatives des températures (Ti, T2) du gaz de part et d'autre de l'élément chauffant (5), et pour délivrer au moins un signal de différence de tension.
  5. 5. Dispositif de suivi selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de traitement (21) recevant ledit au moins un signal de différence de tension provenant desdits premier et second groupes thermocouples (6, 7) et calculant au moins un débit de gaz dans le passage (1) à partir dudit au moins un signal de différence de tension.
  6. 6. Dispositif de suivi selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un ou deux capteurs de pression absolue ou un capteur de pression relative (26) pour déterminer au moins une différence de pression entre au moins une partie du passage (1) et l'atmosphère extérieure.
  7. 7. Dispositif de suivi selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de traitement (21) sont aptes à et conçus pour traiter les valeurs de débit et de pression et en déduire au moins une donnée de durée de traitement journalier et au moins une donnée d'efficacité de traitement.
  8. 8. Dispositif de suivi selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre : - des moyens de stockage de données (23) pour mémoriser au moins l'une desdites données et/ou - des moyens d'émission (24, 25) aptes à et conçus pour transmettre au moins l'une desdites données.
  9. 9. Dispositif de suivi selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'émission (24, 25) sont aptes à et conçus pour transmettre les données d'observance et d'efficacité du traitement du patient à un ordinateur (17) ou à un serveur (18) distant permettant de générer des rapports d'observance et d'efficacité de traitement.
  10. 10. Installation de traitement médical comprenant une machine de ventilation (11) reliée fluidiquement à l'entrée (2) d'un dispositif de suivi (10) selon l'une des revendications précédentes, de manière à alimenter ledit dispositif de suivi (10) en gaz sous pression.
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