FR3106498A1

FR3106498A1 - Masque respiratoire avec système de mesure de la durée effective d’une thérapie inhalée

Info

Publication number: FR3106498A1
Application number: FR2000746A
Authority: FR
Inventors: Thierry BOULANGER
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2020-01-27
Filing date: 2020-01-27
Publication date: 2021-07-30

Abstract

Titre de l’invention Masque respiratoire avec système de mesure de la durée effective d’une thérapie inhalée L’invention concerne un masque respiratoire (19), en particulier nasal ou facial, comprenant un corps de masque (190) comprenant une chambre respiratoire (193) et un orifice de passage de gaz (191) pour introduire du gaz ou extraire du gaz de ladite chambre respiratoire (193), et une ouverture (192) dimensionnée pour recevoir le nez d’un utilisateur, pendant l’utilisation du masque, de manière à ce que l’utilisateur puisse respirer du gaz contenu dans la chambre respiratoire (193). Le corps de masque (190) comprend en outre un capteur de distance (21) configuré pour mesurer au moins une distance (D) au sein la chambre respiratoire (193), et délivrer au moins un signal représentatif de la distance (D) mesurée. Figure de l’abrégé : fig. 2

Description

Masque respiratoire avec système de mesure de la durée effective d’une thérapie inhalée

La présente invention concerne un masque respiratoire permettant une mesure de la durée effective d’une thérapie inhalée, en particulier une inhalation d’un mélange gazeux N₂O/O₂comprenant du protoxyde d’azote (N₂O) et de l’oxygène (O₂), par exemple du MEOPA, ainsi qu’un ensemble d’administration de gaz comprenantuntel masque respiratoire et des moyens de traitement de signal provenant dudit masque, et une installation de fourniture de gaz les comprenant.

Le protoxyde d’azote ou N₂O est un gaz thérapeutique couramment utilisé pour traiter des patients du fait de ses propriétés analgésiques (i.e. réduction de la douleur) et anxiolytiques (i.e. réduction du stress). De plus, le N₂O ne présente pas de toxicité et conduit à des effets secondaires mineurs.

Le N₂O est généralement administré aux patients, via un masque respiratoire ou analogue, à concentration élevée, typiquement à une concentration de 50% à 70% (% molaire), le reste étant de l'oxygène (O₂). Ainsi, le mélange équimolaire (i.e. 50 mol.%/50 mol.%) de protoxyde d’azote (N₂O) et d’oxygène (O₂), appelé MEOPA, est courant utilisé pour soulager des douleurs aigues (e.g. travail de la femme enceinte, soins dentaires, petites interventions aux urgences….), et est alors inhalé de façon ponctuelle, c'est-à-dire lors des épisodes de douleur.

Par ailleurs, le N₂O peut aussi être utilisé dans le traitement de la douleur chronique, par exemple des neuropathies périphériques, exigeant une inhalation continue et sur une longue durée de N₂O, en général pendant 1 heure ou plus.

Or, il s’avère que certains patients ayant des douleurs chroniques font l’expérience d’effets secondaires mineurs du fait de l’inhalation du N₂O, en particulier un état nauséeux, et enlèvent alors leur masque en attendant que la nausée ou tout autre effet secondaire disparaisse, avant de reprendre le traitement ensuite.

De façon analogue, certains patients enlèvent leur masque pour parler à quelqu’un. Toutefois, la durée d’inhalation est jugée suffisante d’un point de vue thérapeutique, dès lors que le patient a effectivement inhalé du N₂O pendant une durée de 55 minutes par heure d’administration, c’est-à-dire qu’il est toléré que le patient retire son masque pendant au maximum 5 minutes par heure.

Or, évaluer la durée effective de traitement d’un patient n’est pas aisée lorsque le patient est traité hors d’une structure hospitalière, typiquement à son domicile, c'est-à-dire en l’absence de personnel soignant.

De là, le problème est de pouvoir évaluer efficacement la durée pendant laquelle un patient, en particulier traité hors structure hospitalière, typiquement à son domicile, a effectivement inhalé du N₂O, c'est-à-dire, dit autrement, de pouvoir déterminer si le patient a enlevé son masque et pendant combien de temps.

Une solution selon l’invention concerne alors un masque respiratoire, en particulier nasal ou facial, comprenant:

un corps de masque comprenant une chambre respiratoire et un orifice de passage de gaz en communication fluidique avec la chambre respiratoire pour introduire du gaz ou extraire du gaz de ladite chambre respiratoire, et
une ouverture en communication fluidique avec la chambre respiratoire, l’ouverture étant dimensionnée pour recevoir, au moins une partie du nez d’un utilisateur, pendant l’utilisation du masque, de manière à ce que l’utilisateur puisse respirer du gaz contenu dans la chambre respiratoire, caractérisé en ce que le corps de masque comprend en outre un capteur de distance configuré pour: i) mesurer au moins une distance (D) au sein la chambre respiratoire, et ii) délivrer au moins un signal représentatif de la distance (D) mesurée.

Selon le mode de réalisation considéré, le masque respiratoire selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

le capteur de distance est agencé dans la chambre respiratoire.
le capteur de distance comprend des moyens émetteur/récepteurs.
le capteur de distance est un capteur de temps de vol.
il est préférentiellement un masque nasal, c'est-à-dire destiné à recouvrir la région nasale de l’utilisateur.
l'ouverture en communication fluidique avec la chambre respiratoire recevant au moins une partie du nez d’un utilisateur, pendant l’utilisation du masque, est bordée par un coussin flexible assurant un confort d’utilisation et une étanchéité gazeuse.
le coussin flexible est en polymère, par exemple en silicone.
le coussin est fixé au rebord délimitant l'ouverture.

L’invention concerne en outre un ensemble d’administration de gaz comprenant:

un masque respiratoire selon l'invention,
des moyens de traitement de signal configurés pour:

recueillir au moins un signal de distance représentatif d’une distance (D) mesurée fournie par le capteur de distance du masque respiratoire,
traiter ledit au moins un signal de distance pour déterminer une utilisation ou une non-utilisation du masque, et
démarrer un compteur de durée lorsque une utilisation de masque est déterminée.

les moyens de traitement de signal sont incorporés à un boitier.
le boitier comprend en outre une interface utilisateur comprenant un moyen d’activation actionnable par un utilisateur et des moyens d’affichage.

L’invention concerne par ailleurs un installation de fourniture de gaz comprenant:

un ensemble d’administration de gaz comprenant un masque respiratoire selon l’invention,
une source de gaz reliée fluidiquement audit masque respiratoire, de préférence une bouteille de gaz contenant un mélange N₂O/O₂, et
une valve à la demande agencée entre la source de gaz et l’ensemble d’administration de gaz, et reliée fluidiquement à la source de gaz et à l’ensemble d’administration de gaz.

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

schématise une administration d’un mélange gazeux N2O/O2,

schématise un ensemble d’administration de gaz selon l’invention,

, [Fig. 4] et [Fig. 5] schématisent une utilisation d’un masque respiratoire selon l’invention.

schématise une administration d’un mélange gazeux N2O/O2 (appelé «gaz» ci-après) contenant du N2O et de l’oxygène (O2), à savoir ici du MEOPA (i.e. 50%/50% molaire de N2O et O2) à un patient P.

Le gaz provient d’une source de gaz 1, à savoir ici une bouteille de gaz 10 dans laquelle le gaz est stocké sous pression, typiquement à plus de 150 bar abs, par exemple à environ 170 bars. La bouteille 10 est équipée d’un détendeur 11 permettant de réaliser une détente du gaz, c'est-à-dire une réduction de sa pression, par exemple de 150 bar à 4 bar abs.

Le détendeur 11 est typiquement connecté à un dispositif d’administration de gaz du type valve à la demande 15, via un tuyau flexible 12 véhiculant le gaz. La valve à la demande délivre le gaz de façon proportionnelle à un niveau de dépression présent à son port de sortie 15a, par exemple la valve commercialisée sous la référence Ease II^TMpar la société GCE.

Le patient P est alimenté en gaz par une interface respiratoire, à savoir un masque respiratoire 19 de type nasal ou facial (i.e. bucco-nasal), alimenté en gaz par la valve à la demande 15, et venant recouvrir la région nasale ou les régions nasale et buccale d’un utilisateur, i.e. un patient.

De tels masques respiratoires 19 sont bien connus et décrits par exemple par EP-A-3574959, EP-A-2005987, EP-A-634186...

Typiquement, un tel masque 19 comprend un corps de masque 190 définissant une chambre respiratoire193. Le masque 19 est positionné sur la région nasale ou bucco-nasale (i.e. faciale) de l’utilisateur, pendant son utilisation normale, c'est-à-dire lorsque l’utilisateur y inhale et y exhale du gaz, de préférence un masque nasal venant recouvrir la région nasale de l’utilisateur.

Un orifice de passage de gaz 191, i.e. d’entrée et sortie de gaz, est agencé au travers du corps de masque 190 et en communication fluidique avec la chambre respiratoire 193 pour introduire du gaz, i.e. mélange N₂O/O₂par exemple, ou extraire du gaz de ladite chambre respiratoire 193, en particulier les gaz riches en CO₂expirés par le patient P, pendant ses phases expiratoires. L’orifice de passage de gaz 191 communique fluidiquement avec la portion aval 16 du conduit 13.

Le masque 19 comprend aussi une ouverture large 192 en communication fluidique avec la chambre respiratoire 193 et dimensionnée pour recevoir, au moins une partie du nez de l’utilisateur, pendant l’utilisation du masque, de manière à ce que celui-ci puisse respirer du gaz contenu dans la chambre respiratoire 193, c'est-à-dire inhaler du gaz qui s’y trouve pendant ses phases inspiratoires et y exhaler du gaz riche en CO₂, pendant ses phases expiratoires.

Afin d’améliorer l’étanchéité et le confort de port, un coussin souple (non montré), par exemple en silicone ou élastomère, peut être fixé sur le pourtour de l’ouverture large 192 recevant le nez et éventuellement la bouche du patient.

Lorsque le patient P inspire, c'est-à-dire pendant ses phases inspiratoires, une dépression apparaît dans la chambre respiratoire 193 du corps de masque 190 puis dans la portion aval 16 du conduit 13 qui relie fluidiquement le masque 19 à la valve à la demande 15. Il est prévu en outre un conduit expiratoire 17 dans lequel est agencée une valve unidirectionnelle 18 communiquant avec l’atmosphère ambiante, lequel conduit 17 est connecté fluidiquement au conduit 13 dans la région de la portion aval 16. En réponse à la dépression présente dans le conduit 16, la valve unidirectionnelle 18 se ferme pour empêcher l’air ambiant d’entrer dans le conduit expiratoire 17, ce qui permet à la dépression de se propager vers la partie amont du conduit inspiratoire 13 jusqu’au port 15a de la valve à la demande 15, engendrant alors une ouverture de la valve à la demande 15, laquelle fournit alors du gaz au patient P. Plus le niveau de dépression est élevé, traduisant l’intensité de la demande du patient P, plus le débit délivré par la valve à la demande 15 est important.

A l’inverse, lors des phases expiratoires, les gaz riches en CO₂expirés par le patient P dans la chambre respiratoire du corps de masque, en ressort par l’orifice de passage de gaz, circulent au travers des conduits 16, 17, puis s’échappent à l’air ambiant par la valve unidirectionnelle 18. La valve à la demande 15 s’oppose quant à elle à la circulation des gaz expirés dans le conduit inspiratoire 13.

Avec un tel masque 19 et système d’administration, il est impossible de connaitre la durée pendant laquelle le patient P a pu enlever son masque respiratoire 19, par exemple en attendant qu’un éventuel état nauséeux disparaisse, pour parler au téléphone ou toute autre raison.

Pour résoudre ce problème, selon l’invention, on prévoit un capteur de distance 21 agencé dans le corps 190 de masque, en particulier dans la chambre respiratoire 193. De préférence, le capteur de distance 21 est agencé sur ou dans la paroi interne 194 de la chambre respiratoire 193.

Comme illustré en , le capteur 21 est connecté électriquement, via un câble électrique 22, à des moyens de traitement de signal, préférentiellement une carte électronique 24, permettant d’alimenter électriquement et recueillir et traiter les signaux, i.e. données de mesure, provenant du capteur 21.

La carte électronique 24 est insérée dans un châssis ou boitier 23 comprenant en outre une interface utilisateur 26, 27 incluant un moyen d’activation 26 actionnable par le patient P, par exemple un bouton poussoir, ainsi que des moyens d’affichage 27, tel un afficheur d’informations.

Le moyen d’activation 26 et les moyens d’affichage 27 sont également alimentés électriquement par la carte électronique 24 par exemple par l’intermédiaire d’un jeu de torons (non montés). L’alimentation électrique du système 2 peut être réalisée de multiples manières, par exemple au moyen d’une alimentation externe, une batterie etc...

La carte électronique 24 intègre un microcontrôleur 25 réalisant les différentes opérations et traitements par le biais d’un ou plusieurs algorithmes spécifiques, afin d’exploiter les signaux provenant du capteur 21, et par ailleurs de restituer ensuite des données sur l’afficheur 27.

Avantageusement, le capteur de distance 21 est un capteur de type à temps de vol ou «Time Of Flight», par exemple la référence VL6180X de la société ST Micro.

Le capteur de distance 21 est préférentiellement logé dans la partie supérieure du masque 19 et dirigé vers l’intérieur de la chambre 193 de manière à pointer de façon latérale en direction du nez P1 du patient P, tel que représenté sur .

Comme illustré en , une fois que le patient a mis en place son masque 19 pour commencer les inhalations/expirations et appuyé sur le bouton poussoir 26, le microcontrôleur 25 commence à recueillir et analyser les signaux transmis par le capteur 21.

est une vue de dessus du patient P portant le masque 19. On voit que le masque 19 présente une cavité 291 permettant de loger le capteur de distance 21 et de le protéger des gaz expirés par le patient P par le biais d’une fenêtre 292. Le capteur de distance 21 comprend respectivement un émetteur 21a, en particulier une diode laser, ainsi qu’un récepteur 21b, en particulier une photodiode. L’émetteur 21a émet, à une longueur d’onde de 850 nm, des pulses (i.e. pulsations) lumineux (i.e. photons) qui, au contact d’un obstacle, tel le nez du patient P, sont réfléchis pour être détectés en retour par le récepteur 21b. Le temps s’écoulant entre l’émission et la réception de chaque pulse lumineux permet de déterminer une distance D séparant le capteur 21 de son obstacle.

Il est à noter que la longueur d’onde de 850 nm, qui est proche du visible, traverse relativement bien la fenêtre 292 pour se propager dans le volume interne 193 du masque 19, dès lors que le matériau dudit masque 19 est un plastique non opaque, préférentiellement transparent, tel que le polycarbonate (PC).

Etant donnée la proximité du capteur 21 avec la fenêtre 192, un mode de configuration du capteur 21 permet d’ignorer les photons réfléchis par la fenêtre 292, et mesurés comme une distance quasi-nulle (i.e. 0).

Lorsque le patient a placé correctement le masque 19 sur sa région nasale ou naso-buccale, le capteur 21 envoie un pulse lumineux via l’émetteur 21a. Le pulse lumineux se heurte au nez P1 du patient P en un point P11, ce qui va réfléchir le signal vers le récepteur 21b, permettant alors au capteur 21 de déterminer une distance D. Le signal représentatif de cette distance D est envoyé au microcontrôleur 25 de la carte électronique 24 via le câble 22.

Le masque 19 est correctement positionné, donc son plan de symétrie S correspond également au plan de symétrie du visage du patient P, c’est-à-dire qu’il passe par le centre de l’arête nasale P2 du patient P. La distance D1 séparant le capteur de distance 21 du plan de symétrie S du masque 19 est fixe et enregistrée comme valeur de référence, i.e. valeur d’« usine», dans une mémoire de la carte électronique 24. Le microcontrôleur 25 peut alors déterminer que la distance D mesurée est inférieure à la distance D1, ce qui signifie que le patient P porte correctement le masque 19 et inhale le gaz thérapeutique. Le microcontrôleur déclenche alors un compteur temporel (précédemment initialisé à «0») pour mesurer le temps d’utilisation du masque 19.

Afin d’incrémenter le compteur temporel, en déterminant que la distance D séparant le capteur de distance 21 du point P11 est inférieure à la valeur étalon D1, le microcontrôleur 25 analyse régulièrement les données émises par le capteur de distance 21 transitant dans le câble 22, par exemple toutes les secondes.

Alors que la plupart des patients supportent aisément une thérapie d’une heure, quelques-uns d’entre eux peuvent avoir de brèves périodes d’état nauséeux pendant lesquelles le masque 19 est retiré afin de respirer l’air ambient et attendre que l’état nauséeux s’estompe.

Comme illustré sur , le nez P1 du patient P est dégagé/sorti du masque 19. Il s’ensuit que le nez P1 du patient P n’est dès lors plus un obstacle à la propagation du signal lumineux issu de l’émetteur 21a du capteur de distance 21. Celui-ci traverse alors le volume interne 193 du masque 19 jusqu’à atteindre un point opposé 194 pour y être partiellement réfléchi. Cette réflexion partielle est détectée par le récepteur 21b, ce qui permet au capteur de distance 21 de déterminer une nouvelle distance D.

De façon évidente, cette nouvelle distance D est très supérieure à la valeur de référence D1. Le microcontrôleur 25 peut alors déterminer que le patient P a retiré son masque et stoppe le compteur temporel, puisque le patient n’inhale plus le gaz thérapeutique.

La thérapie voit donc se succéder, pour certains patients, une alternance d’adhérence à ladite thérapie (cf. ) et de pauses (cf. [Fig. 5]).

Le microcontrôleur 25 est en capacité de mesurer la durée effective du traitement en cumulant le temps uniquement lorsque le patient P inhale le gaz thérapeutique.

Après 1 heure d’administration, par exemple, l’utilisateur indique au patient P d’arrêter la thérapie et celui-ci retire son masque 19. En consultant l’afficheur 27, qui restitue la durée effective de traitement, il est possible à l’utilisateur de déterminer si le patient a inhalé le gaz pendant la durée minimum requise, par exemple 55 minutes.

Il est bien entendu que le système 2 peut intégrer des éléments supplémentaires pour faciliter l’administration de la thérapie.

Sans se limiter à l’exemple suivant, le microcontrôleur 25 peut déclencher en parallèle un décompte temporel fixe à 1h dès lors que l’utilisateur appuie sur le bouton poussoir 26 et indiquer, par le biais d’un signal auditif et/ou visuel, que l’administration a atteint 1h, indépendamment des éventuelles pauses réalisées par le patient P.

Claims

Masque respiratoire (19), en particulier nasal ou facial, comprenant:
un corps de masque (190) comprenant une chambre respiratoire (193) et un orifice de passage de gaz (191) en communication fluidique avec la chambre respiratoire (193) pour introduire du gaz ou extraire du gaz de ladite chambre respiratoire (193), et

une ouverture (192) en communication fluidique avec la chambre respiratoire (193), l’ouverture (192) étant dimensionnée pour recevoir, au moins une partie du nez d’un utilisateur, pendant l’utilisation du masque, de manière à ce que l’utilisateur puisse respirer du gaz contenu dans la chambre respiratoire (193),
caractérisé en ce que le corps de masque (190) comprend en outre un capteur de distance (21) configuré pour: i) mesurer au moins une distance (D) au sein la chambre respiratoire (193), et ii) délivrer au moins un signal représentatif de la distance (D) mesurée.
Masque respiratoire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur de distance (21) est agencé dans la chambre respiratoire (193).
Masque respiratoire selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur de distance (21) comprend des moyens émetteur/récepteurs.
Masque respiratoire selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur de distance (21) est un capteur de temps de vol.
Masque respiratoire selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il est un masque nasal (19).
Ensemble d’administration de gaz (19; 24, 25) comprenant:
un masque respiratoire (19) selon l'une des revendications précédentes,

des moyens de traitement de signal (24, 25) configurés pour:
recueillir au moins un signal de distance représentatif d’une distance (D) mesurée fournie par le capteur de distance (21) du masque respiratoire (19),

traiter ledit au moins un signal de distance pour déterminer une utilisation ou une non-utilisation du masque, et

démarrer un compteur de durée lorsque une utilisation de masque (19) est déterminée.
Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de traitement de signal (24, 25) sont incorporés à un boitier (23).
Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que le boitier (23) comprend en outre une interface utilisateur (26, 27) comprenant un moyen d’activation (26) actionnable par un utilisateur et des moyens d’affichage (27).
Installation de fourniture de gaz comprenant:
un ensemble d’administration de gaz (19; 24, 25) comprenant un masque respiratoire (19) et des moyens de traitement de signal (24, 25) selon la revendication 6,

une source de gaz (1) reliée fluidiquement audit masque respiratoire (19),

et une valve à la demande agencée entre la source de gaz (1) et l’ensemble d’administration de gaz (19; 24, 25), et reliée fluidiquement à la source de gaz (1) et à l’ensemble d’administration de gaz (19; 24, 25).
Installation de fourniture de gaz selon la revendication 9, caractérisée en ce que la source de gaz (1) est une bouteille de gaz contenant un mélange N₂O/O₂.