Instrument pour la mesure de la pression sanguine capillaire
La présente invention concerne un instrument utilisant le principe de la photopléthysmographie optique, destiné à la mesure de la pression sanguine capillaire, en particulier (mais non exclusivement) la pression capillaire digitale. D'une manière habituelle, les appareils de pléthysmographie utilisent une manchette gonflable, prévue pour être mise en place autour du doigt, de l'orteil, du poignet ou de la cheville de la personne examinée - voir par exemple les brevets US 3 229 685, US 3 482 565 et US 5 195 522. D'autres appareils analogues comportent une sorte de boîtier, dans lequel le patient examiné doit engager son doigt ou son poignet - voir par exemple les brevets US 5 158 091 et US 5 522 388. A cette catégorie se rattachent aussi les dispositifs à baudrier ou à brassard (voir par exemple le document WO 8606603). Tous ces appareils connus sont relativement complexes, donc coûteux, et ils sont aussi lourds et encombrants, ce qui les rend difficilement transportables et limite en pratique leur utilisation au seul milieu hospitalier, alors qu'il serait utile de disposer de ce genre d'appareils pour les visites de médecins à domicile, ou lors d'opérations de secours sur le terrain, par exemple lors des secours en montagne.
Dans le cas d'appareils à manchette gonflable, un certain temps est nécessaire pour la mise en place de la manchette autour du doigt ou du poignet de la personne auscultée. Ce temps nécessaire à l'installation de la manchette fausse les mesures, lorsqu'il s'agit de mesures à l'effort qui devraient être effectuées pratiquement à l'instant où l'effort est interrompu.
De plus, le principe des appareils à manchette limite évidemment leur utilisation à une mesure au niveau du doigt ou du poignet, éventuellement de la cheville ou d'un orteil, alors qu'il existe aussi un besoin de mesure de la pression capillaire en d'autres points du corps humain, par exemple la mesure de pression d'ouverture artérielle en chirurgie plastique et reconstructive, donc sur la peau en un point quelconque, tel que sur le visage ou le tronc, où l'usage d'une manchette est exclu.
D'autres appareils connus peuvent présenter la forme compacte d'un petit boîtier, mais ils ne concernent pas la mesure de la pression sanguine artérielle par photopléthysmographie optique :
Le brevet US 4320767 décrit un appareil qui utilise un transducteur à détection acoustique basé sur le principe des "sons de Korotkroff", ou bruits
émis lors de la compression des artères. Son principe n'est donc pas optique et, de plus, il n'intéresse pas les capillaires.
Le document DE 4238641 utilise un principe de mesure par effet Dopler. De plus, ce document ne détaille pas la réalisation pratique de l'instrument.
Enfin, le brevet GB 1584901 concerne un appareil portatif qui est destiné uniquement à la mesure de la fréquence du pouls artériel, au niveau des capillaires, et qui n'assure donc pas la mesure de la pression capillaire.
La présente invention vise à pallier aux inconvénients et insuffisances des appareils actuels, en fournissant un instrument perfectionné pour la mesure de la pression sanguine capillaire par photopléthysmographie optique, cet instrument étant simple, léger et de faible encombrement, donc d'un faible coût et facilement transportable, et étant conçu pour une mesure directe, sans manchette, en vue de simplifier la mesure, de supprimer le temps de latence pour la mise en place de la manchette, et de permettre une prise de mesure en tout point du corps, de manière à offrir des possibilités d'utilisation très diversifiées.
A cet effet, l'invention a pour objet un instrument pour la mesure de la pression sanguine capillaire par photopléthysmographie optique, comportant essentiellement un boîtier de forme allongée qui porte, à une extrémité, un élément d'appui mobile prévu pour le contact avec la peau d'une personne examinée et associé à un capteur de pression, ledit élément d'appui mobile portant, sur sa face d'appui, des moyens émetteur et récepteur de rayonnement optique pour photopléthysmographie, tandis que le boîtier renferme des moyens électroniques de traitement et de combinaison des signaux fournis par le capteur de pression et par le récepteur de rayonnement optique, ce boîtier comportant encore, extérieurement, au moins un afficheur pour la visualisation des résultats de mesure, en particulier de la pression mesurée à l'extinction du signal oscillant capillaire fourni par le récepteur de rayonnement optique. Ainsi, l'instrument objet de l'invention se présente, extérieurement, comme un gros stylo ou comme un scanner de poche ou comme un appareil Doppler miniaturisé, muni d'un afficheur. L'extrémité de l'instrument porte petite pièce mobile, prévue pour être appliquée par exemple sur la pulpe du doigt ou de l'orteil, mais pouvant aussi être appuyée en tout autre point du corps d'un patient. Cette pièce mobile est prévue pour la mesure de sa pression d'appui, au moyen d'un capteur de type mécanique ou électromécanique ou piézoélectrique ou autre. De plus, ladite pièce mobile porte au moins une diode
émettrice et au moins une diode réceptrice d'infrarouges, ou équivalents, utilisant les principes de la rhéographie par réflexion lumineuse ou photopléthysmographie, fournissant de manière connue en soi une image du flux sanguin capillaire. Ainsi, l'instrument objet de l'invention est utilisable de la manière suivante :
L'extrémité de l'instrument, pourvue de la pièce mobile, est appliquée sur la peau du patient à l'endroit souhaité, et appuyée sur celle-ci avec une pression augmentée progressivement. Les diodes émettrice et réceptrice, alors en contact avec la peau, fournissent l'image du flux capillaire, par exemple sous la forme d'une courbe périodique qui apparaît sur l'afficheur, ou analogue.
Le signal visualisé par la courbe affichée s'atténue, au fur et à mesure de l'augmentation de la pression d'appui et, au moment où l'appui parvient à interrompre pratiquement le flux sanguin capillaire, ce signal s'éteint.
Au moment de l'extinction du signal, la pression fournie par le capteur s'affiche, cette pression correspondant à la pression capillaire recherchée.
On comprend donc que cet instrument permet, de façon quasi instantanée, la mesure de la pression sanguine capillaire en tout point du corps humain, par simple appui, sans nécessité de mise en place d'une manchette, ou d'introduction d'une partie du corps du patient dans un boîtier, ce qui rend l'utilisation de l'appareil simple, rapide et universelle, pour l'analyse de la circulation capillaire veineuse ou artérielle. Le principe de l'instrument permet une réalisation compacte et légère, le rendant facilement transportable pour faire face tant à des situations courantes qu'à des situations d'urgence.
Divers aménagements complémentaires permettent encore d'améliorer le fonctionnement et l'utilisation de l'instrument de mesure de pression capillaire, objet de l'invention :
L'extrémité du boîtier de l'instrument, pourvue de la pièce mobile, peut recevoir un capuchon protecteur, qui protège en particulier les éléments mécaniques et les diodes émettrice et réceptrice. Ce capuchon peut être fixe, ou amovible et jetable, notamment pour des raisons d'hygiène (cas de l'utilisation buccale).
L'instrument nécessitant une source d'énergie électrique, celui-ci peut être associé à un socle comportant des moyens de recharge électrique directe, par contact, ou de recharge électrique indirecte, par couplage électromagnétique. La batterie interne de l'instrument est ainsi rechargeable,
entre deux utilisations. L'afficheur peut comporter un indicateur de l'état de charge de cette batterie interne.
Le boîtier de l'instrument peut encore comporter des moyens d'émission d'un signal acoustique, en phase avec les oscillations du signal capillaire, donc avec le rythme cardiaque. Le signal acoustique s'atténue, en fonction de la pression progressivement exercée sur le point d'application cutanée de l'instrument, et la pression mesurée s'affiche à l'instant signalé par l'extinction de ce signal acoustique. L'audition de ce signal acoustique confirme aussi, au praticien, que l'instrument est en marche et fonctionne correctement. Le boîtier de l'instrument peut comporter une mémoire interne pour la mémorisation des résultats de plusieurs mesures de pression successives ; par exemple, les dix dernières pressions mesurées peuvent être enregistrées dans l'instrument.
Dans ce dernier cas, des moyens sont aussi avantageusement prévus pour décharger la mémoire interne de l'instrument, afin de transférer les résultats des mesures vers des moyens d'enregistrement fixes, extérieurs, et/ou d'imprimer les résultats des mesures de manière à en conserver une trace écrite, sur papier. Ce déchargement peut être effectué par liaison filaire ou sans fil, par exemple par transmission infrarouge, ou encore en utilisant le socle recevant l'instrument lorsque celui-ci n'est pas utilisé.
Outre les diodes émettrice et réceptrice, la pièce mobile de l'instrument peut porter un capteur de température, afin d'obtenir une mesure supplémentaire et, le cas échéant, de permettre une correction des mesures de pression, en fonction de la température. Le boîtier de l'instrument peut encore être muni de moyens d'ajustage de la sensibilité du capteur de pression et/ou de la diode réceptrice. L'instrument peut ainsi être aisément étalonné, par exemple par comparaison avec un appareil existant de type classique.
Enfin, les moyens électroniques de traitement et de combinaison des signaux sont avantageusement prévus aussi pour fournir, par l'analyse du signal de base jusqu'à son extinction, la pression moyenne et/ou diastolique du flux sanguin périphérique.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de cet instrument pour la mesure de la pression sanguine capillaire :
Figure 1 est une vue de côté, avec coupe partielle, d'un instrument de mesure de pression sanguine capillaire conforme à la présente invention ;
Figure 2 est une vue en bout de cet instrument, par l'extrémité comportant l'élément d'appui mobile ;
Figure 3 montre l'afficheur de cet instrument, avec affichage de la courbe représentative du flux capillaire ; Figure 4 est un schéma-bloc fonctionnel de cet instrument.
En se référant aux figures 1 et 2, l'instrument de mesure de pression sanguine capillaire comporte un boîtier 2 de forme allongée, ayant par exemple l'apparence d'un gros stylo, et pouvant être muni d'une agrafe 3 pour sa fixation à une poche d'un vêtement de son utilisateur. A l'une de ses extrémités, le boîtier 2 porte une pièce d'appui mobile 4, déplaçable suivant l'axe longitudinal du boîtier 2 et dépassant à l'extérieur de ce boîtier 2. La pièce d'appui mobile 4 présente une face terminale d'appui 5, extérieure au boîtier 2, et elle est soumise à l'action d'un ressort de rappel 6, qui tend à la repousser vers l'extérieur du boîtier 2. A la pièce d'appui mobile 4 est associé un capteur 7, de type mécanique ou électromécanique ou piézoélectrique, apte à fournir une mesure de la pression d'appui P exercée par ladite pièce mobile 4.
Sur sa face terminale d'appui 5, la pièce mobile 4 porte une diode émettrice d'infrarouges 8, et une diode réceptrice d'infrarouges 9, ou plusieurs telles diodes, pour photopléthysmographie.
Le boîtier 2 comporte extérieurement, sur une face latérale, un afficheur 10, par exemple réalisé sous la forme d'un petit écran à cristaux liquides. Ce boîtier 2 renferme aussi, en tant que source d'énergie pour ses divers composants électroniques, une batterie interne rechargeable 11. En se référant à la figure 3, l'afficheur 10 comporte un symbole 12 indicateur de l'état de charge de la batterie interne 11. Cet afficheur 10 est prévu pour l'affichage d'une courbe C représentative du flux capillaire, et pour l'affichage de la valeur de la pression mesurée P, exprimée en une unité appropriée (par exemple : en millimètres de mercure). La figure 4 est un schéma-bloc fonctionnel de l'instrument, indiquant ses composants électroniques internes et ses connexions avec l'extérieur, le détail des alimentations électriques des composants n'étant pas représenté, dans un souci de simplicité.
On retrouve, sur cette figure 4, le capteur de pression 7 associé à la pièce mobile 4, ainsi que les diodes émettrice 8 et réceptrice 9 portées par ladite pièce d'appui 4. Le capteur de pression 7 est relié, par l'intermédiaire d'un amplificateur 13, à une première entrée d'un circuit de comparaison 14. La
diode réceptrice 9 est reliée, par l'intermédiaire d'un autre amplificateur 15, à un circuit 16 d 'analyse du flux capillaire, qui établit la courbe C et en détermine les variations. Le circuit d'analyse 16 possède une sortie reliée à une deuxième entrée du circuit de comparaison 14, lequel possède une sortie fournissant la valeur de pression P mesurée.
La courbe C, et la valeur de pression P, sont dirigées vers l'afficheur 10, pour y être affichées comme déjà décrit plus haut. De plus, le circuit 16 d'analyse du flux capillaire possède une sortie raccordée à un dispositif sonore 17, apte à émettre un signal acoustique. La valeur de pression P mesurée est encore transmise à une mémoire 19 interne à l'instrument, pourvue d'un moyen de remise à zéro 20. Le contenu de la mémoire interne 19 peut être transféré, comme le symbolise la flèche 21, vers un dispositif extérieur 22 d'enregistrement et/ou d'impression sur papier. La batterie interne 11 , également indiquée sur la figure 4 est rechargeable au moyen d'un autre dispositif extérieur 23.
Les moyens de déchargement (flèche 21 ) de la mémoire interne 19, et le dispositif extérieur 23 de recharge de la batterie 11 , peuvent être réunis dans un socle (non représenté), sur lequel l'instrument peut être posé, lorsqu'il n'est pas utilisé.
Il est possible d'adjoindre, aux deux amplificateurs 13 et 15, des moyens d'ajustage respectivement 24 et 25, qui permettent d'ajuster la sensibilité du capteur de pression 7 et de la diode réceptrice 9, lors s'une phase d'étalonnage de l'instrument. L'utilisation de cet instrument s'effectue comme suit :
L'instrument est saisi par l'opérateur, et sa pièce d'appui 4 est appliquée, par sa face d'appui 5, sur une partie du corps de la personne examinée, par exemple sur la pulpe d'un doigt D - voir figures 1 et 4. Une force d'appui F croissante est alors exercée manuellement sur le boîtier 2 de l'instrument, en direction du doigt D.
Les diodes émettrice 8 et réceptrice 9 s'appliquant sur la peau du doigt D, l'ensemble formé par la diode réceptrice 9, par l'amplificateur 15 et par le circuit 16 permet, selon le principe connu de la photopléthysmographie, de déterminer et d'enregistrer le signal capillaire, visualisé sous la forme de la courbe C sur l'afficheur 10 (voir aussi la figure 3). La courbe C possède, au moins initialement, l'allure d'une succession de pics ou de créneaux, se succédant périodiquement à la fréquence du rythme cardiaque. A chaque
oscillation de la courbe C il peut aussi être émis un signal acoustique, par l'intermédiaire du dispositif sonore 17.
Au fur et à mesure de l'augmentation de la pression d'appui exercée sur le doigt D, le signal capillaire s'atténue, jusqu'à son extinction pratiquement complète lorsque le flux capillaire se trouve interrompu par une pression d'appui suffisamment forte. Le circuit 16 d'analyse du flux capillaire détermine, automatiquement, l'instant de cette extinction du signal, cet instant étant aussi indiqué par l'arrêt du signal acoustique émis par le dispositif sonore 17. A ce moment, par l'intermédiaire du circuit de comparaison 14, la valeur de la pression P mesurée par le capteur 7, associé à l'amplificateur 13, est prise en compte et indiquée sur l'afficheur 10. Cette valeur de pression P est aussi enregistrée dans la mémoire interne 19 de l'instrument. Cette mémoire 19 peut, par exemple, enregistrer les dix dernières pressions mesurées, avant de devoir être effacée par le dispositif de remise à zéro 20, ou déchargée vers le dispositif extérieur 22 d'enregistrement et/ou d'impression.
Par l'analyse du signal de base jusqu'à son extinction, il est possible de déduire, par le calcul, les pressions moyenne et diastolique du flux sanguin périphérique. L'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention, telle que définie dans les revendications annexées :
- en modifiant la forme extérieure du boîtier de l'instrument ;
- en ajoutant sur ce boîtier tout accessoire utile, tel qu'un capuchon protecteur de l'extrémité pourvue de l'élément d'appui mobile ;
- en ayant recours à tous moyens équivalents, notamment en ce qui concerne les diodes émettrice et réceptrice, ainsi que le capteur de pression, lequel peut être non seulement de type mécanique ou électromécanique ou piézoélectrique, mais aussi de type pneumatique, et réalisé dans ce cas sous la forme d'un petit anneau élastique rempli d'air, entourant la surface d'appui ;
- en ajoutant, sur l'élément d'appui mobile, un capteur de température ;
- en modifiant le détail des circuits électroniques internes de l'instrument.