Brevet FR2009524A1 — publié le 19700206

La présente invention concerne un appareil permettant de mesurer la durée de coagulation d'un mélange réactif contenant du sang ou du plasma et comprenant un dispositif de déplacement d'un récipient transmettant la lumière par rapport à un faisceau lumineux ainsi qu'un dispositif d'observation-de la lumière transmise afin de déterminer si la coagulation s'est effectuée. Un appareil similaire est décrit danslademande allemande publiée Ne 1.022.822, figure 10, dans laquelle un petit tube partiellement rempli de mélange réactifestdéplacé d'une manière oscillatoire sur un angle d'environ 500 avec l'horizontale autour de son axe. Une source lumineuse projette un faisceau à travers le tube au-dessus du niveau du liquide et le faisceau émergeant arrive sur une cellule photo-électrique, Lorsque le mélange se coagule, le niveau du liquide ne reste plus horizontal car le mélange arolle aux parois ou se comporte comme un solide suivant au moins partiellement ltoscillation du tube et interceptant le faisceau lumineux et la cellule photo-électrique n'enregistre plus de passage de lumière. Un autre appareil a été proposé dans lequel un petit tube de verre fermé partiellement rempli de sang est agité continuellement et d raison d'au plus une oscillation par minute autour d'un axe horizontal, une source lumineuse dirigeant un faisceau continu de lumière verticalement sur la cellule, l'une ou les deux extrémités fermées du petit tube passant approximativement verticalement & travers le faisceau lumineux. Tant que le mélange n'est pas encore coagulé, il reste au fond du tube, du fait de la-lente oscillation, et lorsque la coagulation s'est effectuée, il nty a plus déplacement par rapport au tube, de sorte que le caillot passant devant le faisceau lumineux l'interrompt et déclenche la cellule photo-électrique. La mesure des anomalies pathologiques ou thérapeutiques du mécanisme normal de coagulation du sang s'effectue géndralement dans un appareil du type decrit ci-dessus, utilisant essenttel- lement le temps de coagulation comme paramètre. Ce temps est défini comme la durée nécessaire à l'apparition diun caillot de fibrine, après l'amorçage de la réaction de coagulation dans un certain mélange réactif. Ceci s'effectue généralement (par exemple dans les laboratoires des services dthematologie)en conservant de petits tubes remplis de mélange réactif dans l'eau à température constante, les tubes étant manuellement sortis de l'eau et agités pour déterminer visuellement si le niveau du liquide suit le mouvement d'oscillation ou reste horizontal.Ce travail est long et fastidieux et, pour des temps de coagulation relativement courts, laisse considérablement à désirer au point de vue précision à tel point que la méthode est qualifiée parfois de totalement imprécise. Les récipients ne doivent pas être trop souvent sortis du bain car tout abaissement de température entraîne une imprécision supplémentaire. Dans le cas de certains mélanges réactifs, un mouvement trop fréquent est de plus indésirable car les chocs du mélange contre les parois de verre ont une influence sur le temps de coagulation. L'appareil décrit précédemment a pour but d!automatiser ce processus mais présente de sérieux inconvénients. Le premier de ces appareils décrit dan5 a demande précit8edétermine ie temps de coagulation avec une relative imprecision dtant donné que du fait de certains facteurs aléatoires, une quantité suff i- sante de mélange réactif peut être entratnée en oscillation avec la paroi de verre au point d'intercepter suffisamment le faisceau lumineux pour déclencher une indication de coagulation lorsque cette dernière ne s'est pas encore effectuée.Une telle mesure d'un temps de coagulation trop bref peut être très dangereuse pour les raisons détaillées ci-après. Dans le second type d'appareil mentionné la formation du caillot peut facilement se produire lorsque le liquide coule le long de la paros du tubeS d'une extrémité à ltautren ou immédiatement après que le tube soit passé devant le faisceau lumineux, de sorte que la méthode est trop imprécise particulièrement pour les temps de coagulation courts.Cette imprécision ne peut etre améliorée en accélérant le mouvement d'oscillation car ceei entraînerait d'autres effets corollaires néfastes On a essayé de poursuivre ltautomatlsation dé la mesure du temps de coagulation par divers procédés parmi lesquels on peut citer l'agitation mécanique du mélange réactif, la détermination visuelle de l'apparition de la coagulation, la détermination photo-électrique de la transmission lumineuse d'un faisceau guidé au meAme point du mélange dont on mesure les variations de caractéristique de transmission lumineuses, dues à la coagulation, ou encore en tirant un fil de fibrine du mélange, ledit fil de fibrine étant formé par coagulation et en l'insérant dans un circuit électrique, ce dernier étant particulièrement vulnérable et cause de l'imprécision du procédé. Tous ces procédés et appareils sont loin d'être parfaits en ce qui concerne les divers aspects mentionnés plus haut et de plus, il existe une probabilité élevée pour que ces procédés conduisent à la mesure d'un temps de coagulation trop court, ce qui est particulièrement dangereux du point de vue médical, car l'on risque d'administrer au patient une dose trop élevée d'anticoagulants. La présente invention a donc pour objet un appareil perfectionné du type mentionné plus haut, ne présentant pas tous ces inconvénients. L'appareil selon l'invention est caractérisé en ce qu'il est réalisé de manière que le récipient soit périodiquement déplacé de la position verticale, le système d'entraînement étant réalisé de telle façon que le début de l'oscillation, par rapport à la verticale, se fasse plus lentement que le début du mouvement de retour de la position inclinée à la position verticale, le mouvement de retour étant effectué sous une accélération telle que le mélange réactif en cours de coagulation soit constamment maintenu au fond du récipient et ne s'étal pas sur la paroi. La source lumineuse et le dispositif dsobser- vation sont montés de manière que la transmission de lumière soit observée dans une position au moins partiellement inclinée du récipient et que la source lumineuse dirige un faisceau à travers le récipient à une certaine distance au-dessus de son fond pour que ledit récipient puisse contenir une certaine quantité de mélange réactif à travers laquelle ne passe aucune lumière lorsqu'elle est coagulée; alors que, lorsque la coagulation ne s'est pas encore effectuée, le mélange s'étale sur les parois du récipient pendant l'inclinaison de ce dernier sur une distance telle que le faisceau lumineux le traversant soit interrompu. Une indication du temps de coagulation est obtenue au moment où le trajet du faisceau lumineux n'est plus intercepté par aucun mélange réactif liquide, ce qui est une indications beaucoup plus préoise que la mesure du liquide présent sur ledit trajet, la variation du coefficient de transmission lumineuse du mélange lui-même ou la formation est la cohésion mdcanique dgun fil de fibrine. Un enregistrement précis du temps de coagulé lation est ainsi obtenu et les erreurs éventuelles ne peuvent provoquer qu'une indioationde temps de coagulation trop long à la différence des autres procédés. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée qui va suivre et des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une représentation schématique des composants essentiels d'une forme préférée de l'appareil selon l'invention; - la figure 2 est un schéma électrique simplifié de cet appareil; - la figure 3 est une représentation schématique d'une variante de l'appareil selon l'invention. La figure 1 représente en perspective un bloc 1, par exemple en aluminium, dans lequel sont pratiqués cinq évidements pouvant recevoir de petits tubes à essai remplis d'un mélange réactif et de sang ou de plasma. Un tel tube 3 est représenté dans le premier trou 2. Le mélange réactif est indiqué par la référence 4 et le tube 3 est ouvert en haut. Deux ouvertures 5 et 6 sont pratiquées dans l'alignement de chaque ouverture 2. Dans la face du blqc 1 où débouchent les- orifioes 5 est monté un bloc 7 constitué par une cellule photo-électrique placée en face de chaque orifice 5 et par un certain nombre de conducteurs électriques séparés décrit plus en détail ci-après. Le bloc 1 oscille autour d'un axe horizontal, défini- par des tiges 8 placées à chaque extrémité du bloc et pivotant dans un support fixe. Une bielle 9 est articulée sur la face avant du bloc 10. La bielle est articulée à son autre extrémité à un manneton 11 fixé sur un disque 12. Le disque 12 tourne autour d'un axe horizontal entraîné par un arbre 13 parallèle aux tiges 8 et fixé au rotor d'un moteur électrique 14. Le pivot 11 décrit un cercle 15-dont le rayon est plus petit que la distance entre le point de rotation 10 du bloc et l'axe des tiges 8. Lorsque le pivot ll tourne en continu, le point de fixation 10 de la bielle sur le bloc décrit un arc de cercle 16 dont les positions extrêmes du point de rotation 10 sont illustrées à la figure 1. Sous le bloc 1 sont disposées 5 lampes 17 de manière que lorsque le bloc est dans sa position extrême ou à proximité de cette dernière, chacune des lampes puisse diriger un faisceau lumineux à travers une ouverture 6, le tube 3 et une ouverture 5 sur la cellule photo-électrique correspondante. Lorsque 1 t essai de coagulation porte sur du sang, il est possible d'utiliser de la lumière visible mais dans le cas du plasma, il est préférable de la remplacer par une lumière ultraviolette. Les lampes 17 peuvent rester allumées en continu. La structure illustrée à la figure 1 peut être montée à l'intérieur d'un bottier opaque A la lumière et le-bloc peut être équipé d-'un chauffage électrique à contrale thermostatique permettant de maintenir une température constante. Le schéma électrique simplifid de la figure 2 représente un circuit électrique alimenté par un secteur ou une autre source de tension appropriée, éventuellement par l'intermédiaire d'un transformateur, et comprenant un moteur électrique 14 d'entrai- nement du disque 12, les lampes 17 et une résistance de chauffage 18 régulant la température du bloc 1 sous contrôle thermostatique 19. Les cinq cellules photo-électriques 20 du bloc 7 sont alimentées par un autre circuit et placées chacune en face d une ouverture 5.Un multivibrateur 21 excite les compteurs ou enregistreurs 22, 60 fois par minute. I1 est possible dtutiliser un monostabie ou un bistable piloté extérieurement ou un multivibrateur autonome. I1 est également possible de télécommander le multivibrateur par une came placée sur le bloc oscillant, ladite came polarisant le multivibrateur 21 pour laisser passer le courant avec la phase voulue par rapport à l'oscillation du bloc, immédiatement après qu'un interrupteur 23 de la source de tension, alimentant chacun des enregistreurs 22 puisse avoir reçu un signal de lumière incidente sur la cellule photo-électrique correspondante 20.On utilise de préférence un multivibrateur produisant des impulsions rectangulaires par un circuit de minutage RC. L'alimentation du moteur 20 comporte un interrupteur 24. I.'alimentation des cellules photo-électriques comporte également un interrupteur 25 qui, par un mécanisme ou un réducteur due vitesse approprié, n'est fermé que lorsque le bloc a terminé ou presque terminé sa première oscillation, après la mise en route de l'appareil. Le fonctionnement de l'appareil est le suivant Les tubes 3 contenant une certaine quantité de sang ou de plasma additionné de réactif de coagulation. sont placés dans les ouvertures 2. Généralement, ces tubes et leur contenu sont préalablement amenés à la température voulue. Les compteurs sont déclenchés au moment de l'addition du sang ou du plasma, ou éventuellement de la solution de chlorure de calcium ou de tout autre réactif de coagulation. Le bloc 1 est maintenu constamment à la température voulue par la résistance de réchauffage 18.Le moteur 14 est alors mis en route par l'interrupteur 24 et le bloc 1 commencé à osciller de la position de la figure i jusqu'à une position sensiblement horizontale dans laquelle la lumière des lampes 17 passe à travers les ouvertures 6 et les tubes 3. Tant que le mélange réactif n'est pas coagulé, il ne s'écoule apparemment pas hors des tubes 3 pour une oscillation à seconde, même lorsque les tubes sont agités Jusqu'd l'horizontale ou léèrement au-deld, mais le mélange couvre les parois du tube de verre 7, en face de ltou- verture 6 et ne laisse passer que peu de lumière à travers l'ouverture 5 vers la cellule correspondante 20, de sorte que leinterrupteur 23 laisse passer le courant vers l'enregistreur correspondant 220 Dès que le mélange réactif commence à se coaguler, il reste dans le fond du tube 3 et ne s'écoule plus sur les parois lorsque le bloc 1 est incliné Ceci permet le passage d'une intensité lumineuse supérieure lorsque le bloc est en position inclinée et déclenche la cellule photo-électrique correspondante 20 qui commande l'ouverture du contact 23 ( et par exemple, au moyen d'un contact de commande l'oblige à rester ouvert Y du fait que le multivibrateur 21 n'alimente plus l'enregistreur 22 correspondant qui s t arrête La réalisation du mécanisme comprenant le pivot 11 et la bielle 9, fait que l'oscillation du bloc 1 est lente lorsque les tubes 3 passent à la verticale, alors qu'elle s'accélère considérablement au cours du basculement, de manière que le mélange réactif ait le temps de s'étaler convenablement sur la paroi des tubes 3. L'amorce du mouvement de retour de la position inclinée à la position verticale se fait cependant beaucoup plus rapidement (car elle correspond à un arc beaucoup plus petit du cercle de pivotement 15) la phase finale du mouvement de retour étant à nouveau ralentie.Le tube 3 est ainsi en moyenne beaucoup plus longtemps au voisinage de la verticale, c'est-à-dire dans une position telle que le liquide non coagulé ne recouvre pas leou- verture 6, et pendant un instant très court en position complètement basculée. Ceci a le grand avantage que la probabilité théorique d'une coagulation pendant que le fluide couvre la paroi du tube 3 Jusqu'à l'ouverture 6 est très faible sinon nulle. Dans la forme de réalisation illustrée le bloc est incliné en + 0,6 s et reprend sa position verticale en + 0,4 s. C'est au début du mouvement de retour que la vitesse angulaire zest la plus grande. De plus si la coagulation commence accidentellement alors que le tube est en position inclinée, l'enregistreur correspondant 22 continue à enregistrer, de sorte que la durée de coagulation ne risque en aucun cas d'être estimée trop courte. Au plus, l'enregistrement relatif doit être recommencé mais l'opérateur ne risque pas de tirer de conclusion sur la base de temps de coagulation mesuré trop court, pouvant conduire à la prescription de dosage trop élevé d'anticoagulants. Les enregistreurs coupés par la cellule photoélectrique restent dans leur position finale, de sorte que les lectures peuvent être effectuées sans haute. Le circuit comprend également un interrupteur non représenté sur les dessins pour couper le moteur 14 et l'appareil est en outre réalisé,. comme on l'a vu précédemment, pour qu'aucun des enregistreurs ne puisse être coupé pendant le premier mouvement d'oscillation. Ceci évite des enregistrements erronés lorsque le fluide n'a pas encore mouillé suffisanment la paroi du tube 3 au cours de la première oscillation pour réduire suffisamment l'intensité lumineuse la traversant. Enfin un contact non représenté déclenché par une âme de l'arbre 13 permet de toujours arrêter le bloc 1 en position vertigale-à la fin de son mouvement-oscillatoire;; L'appareil de la figure 3 fonctionne de la manière suivante Lorsque le tube commence à osciller, il se produit des variations d'énergie lumineuse incidente sur les photo-tran sistoii30 du fait que la lumière de la lampe est réfractée et/ ou absorbée par le liquide passant entre la lampe 17a et le photo-transistor 30.1'impulsion ainsi obtenue est différenciée puis amplifiée avant d'attaquer un compteur 40. Lorsque la eoagu- lation a eu lieu, la pulsation de l'intensité lumineuse cesse et le compteur ssarrête. Selon eertaines performances du dispositif de l'invention, la source lumineuse et le dispositif d'observation, par exemple un photo-transistora peuvent être disposés de manière que le faisceau lumineux traverse le tube à essai au voisinage de son centre d'oQcillation* mais A iine hauteur cependant suffisante pour que le faisceau lumineux ne soit pas interrompu lorsque le tube est en position verticale. Lorsqu'il nty a aucun échantillon pour intercepter la lumière, le faisceau traverse tout droit pour arriver sur le photo-transistor. Lorsque ltéchan tillon interromp le faisceau lumineux, il y a réfraction et/ou absorption, de sorte que la valeur enregistrée par le phototransistor est plus faible.Ceci est le cas d'un tube incliné sur la paroi duquel se répand du sang ou du plasma à l'état non coagulé. Tant que l'échantillon n'est pas coagulé, l'oscillation provoque une variation d'intensité lumineuse qui correspond en sortie du transistor à des impulsions électriques qui sont préamplifiées en 34 puis différenciées en 36. Les impulsions différenciées sont appliquées à un amplificateur de puissance 38 puis à un compteur de signaux 40. Dès que la variation lumineuse cesse, la sortie de l'étage différentiel est nulle et plus aucune impulsion n'est appliquée au compteur. Ces essais s'effectuant par réfraction de la lumière, le sang et le plasma peuvent être examinés sans l'emploi de sources ultraviolettes. Dans l'exemple décrit ci-dessus, l'appareil effectue un test sur cinq canaux différents. Il va de soi que le nombre de canaux peut être totalement-différent. L'appareil selon l'invention peut également être réalisé dans le cas de plusieurs canaux séparés pour que ces derniers soient agités séparément et indépendamment. REVENDICATIONS 1 - Appareil pour la mesure du temps. de coagulation du sang ou du plasma contenu avec un mélange réactif dans un récipient dont les parois transmettent la lumière, un dispositif produisant un faisceau lumineux et un dispositif d'observation dudit faisceau transmis de manière à indiquer si la coagulation a eu lieu ou non, ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il est réalisé de manière que le récipient soit périodiquement incliné à partir de sa position verticale, I'entraene- ment étant tel que le démarrage du mouvement oscillant à partir de la verticale se fasse à une vitesse moyenne inférieure au démarrage du mouvement de retour à partir de la position inclinée, la source lumineuse et le dispositif d'observation étant placés de manière que la lumière transmise soit observée dans une position au moins partiellement inclinée du-récipient et la source lumineuse dirigeant un faisceau à travers le récipient à une certaine distance au-dessus du fond de ce dernier pour qu'il puisse contenir une certaine quantité de mélange réactif qui, lorsqu'il est coagulé, n'intercepte pas la lumière alors que, lorsqu'il n'est pas coagulé, le mélange s'étale sur une paroi du récipient pendant le mouvement dinclinaison, pour intercepter partiellement le faisceau lumineux. 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par un bloc métallique percé d'un certain nombre d'ouvertures, dans chacune desquelles est monté un récipient transmettant la lumière, tel qu'un tube de verre, dans lequel est disposé le mélange réactif, le bloc métallique étant réchauffé par un dispositif thermostatique pour maintenir la température à une valeur prédéterminée et ledit bloc comportant deux ouvertures alignées transversales traversant chaque ouverture de récipient à une certaine distance au-dessus de son fond, de manière à transmettre le faisceau lumineux et à le diriger sur une cellule photo-électrique ou similaire. 3 - Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la source lumineuse est fixe dans l'appareil de manière à ne diriger de la lumière à travers les ouvertures alignées que lorsque le bloc est en position inclinée, et en ce qutune cellule photo-électrique ou similaire est placée en face de chaque ouverture de récipient dans ou sur le bloc, ladite cellule communiquant avec l1une desdites ouvertures alignées. 4 - Appareil selon la revendication 2 ou la revendication 3 caractérisé en ce que le mécanisme d'oscillation comprend une manivelle et une bielle, la manivelle étant en rotation contlnue et la bielle étant articulée sur son maneton9 d'une part, et sur un point fixe du bloc, d'autre part2 ledit bloc pouvant osciller per rapport à un axe fixe et le peint dlapplication de la bielle sur le bloc étant à une distance supérieure de cet axe que le rayon de 1a manivelle, de manière que lorsque le bloc est en position verticale, la bielle passe sensiblement par le centre de rotation de la manivelle, la manivelle tournant-à partir de cette position dans une direction orientde vers la position du point d'application de la bielle sur le bloc, par rapport à la ligne joignant 1'axe de ce dernier au centre de rotation de la manivelle. 5 - Appareil selon l'une quelconque des reven dications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme de commande réalisé de manière à ne pas influencer un enregistreur ou compteur de mesure du temps de coagulation, pour indiquer l'apparition de la coagulation, par exemple en arretant le compteur, lorsqu'après la mise en service du mécanisme d'oscillation, le faisceau lumineux ne traverse pas tout de suite le mélange. 6 - Appareil selon la revendication 2, caracté- risé en ce que la source lumineuse et le dispositif d'observation sont maintenus fixes en ligne l'un avec l'autre, de manière que le faisceau lumineux circule au voisinage du centre du récipient contenant l'échantillon, le signal de sortie du dispositif dsobservation étant différencié. 7 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le récipient est déplacé par rapport au faisceau lumineux.