Brevet FR2307512A1 — publié le 19761112

L'invention concerne un capteur photoélectrique d'impulsions, à fibres optiques, contenant au moins un émetteur et au moins un récepteur, pour un rayonnement électromagnétique, de préférence dans le domaine optique, l'é- metteur et le récepteur étant disposés dans un appareil d'utilisation éloigné du corps du patient, tandis que le rayonnement est envoyé au corps du patient et est dérivé de ce dernier, par l'intermédiaire d'une sonde à fibres optiques, comportant une surface d'application située sur son extrémité proximale. Pour la transmission d'un rayonnement électromagnétique, de préféren- ce dans le domaine optique, il est connu d'utiliser des dispositifs de transmission à fibres optiques, depuis un émetteur jusqu'à une zone d'application et de cette zone d'application à un récepteur. En outre il est connu dans son principe d'après la revue ' edizinal Markt/Acta Medicotechnika" 22, 2 (1974) pages 35 à 39, de réaliser une pléthysmographie photoélectrique, sans répandre de sang, à l'aide d'une sonde à guide de lumière. Cependant dans cet article, on ne considère pas les difficultés particulières qui apparaissent dans la pratique lors de l'application de telles sondes sur la surface du corps humain. L'invention a pour but de réaliser la partie d'application d'un capteur photoélectrique d'impulsions, à fibres optiques, de telle manière que soient possibles d'une part un passage aussi complet que possible du rayonnement, envoyé par l'émetteur, dans le tissu corporel considéré et d'autre part un passage aussi complet du rayonnement renvoyé, modulé par l'exécution de la pléthys myographie, au récepteur. En particulier il faut éviter l'apparition de courtscircuits optiques, c'est-à-dire le passage direct d'un rayonnement non modulé sortant des fibres d'émission pour pénétrer dans les fibres de réception. Ce danger existe notamment lors du mélange statistique des différentes fibres d'émission et de réception.En outre la partie d'application du capteur à fibres optiques doit pouvoir être placée d'une façon mécaniquement store, sur la surfaee du corps , même pour une assez longue durée de contrôle, sans que dans le cas de mouvements de la partie du corps sur laquelle est appliquée la partie d'application, il n'apparaisse (par suite de la motricité du patient) sur la partie d'application,des couples de rotation ou de basculement susceptibles-d'eDp & cher une-obtention correcte des signaux. Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait que la surface d'application de la sonde à fibres optiques est supérieure à la section transversale de la sonde, se situe sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal de la sonde et comporte différentes zones associées à l'émetteur et au récepteur.Il est avantageux de recouvrir la surface d'application de la sonde à fibres optiques par une couche protectrice perméable uniquement au ra yonnement possédant la longueur d'onde utilisée, et de faire partir le capteur à fibres optiques tangentiellement par rapport à la partie d'application, le détournement ou la déviation du rayonnement étant réalisé par cintrage des différentes fibres optiques ou bien par diffusion du rayonnement et/ou réflexion sur des parties constitutives de la couche protectrice et/ou d'un matériau introduit spécialement dans l'extrémité proximale du faisceau de fibres optiques.Suivant une forme de réalisation préférée de l'invention, la surface d'application du capteur à fibres optiques estsubdivisée,par des barrettes opaques au rayonnement, en différents domaines qui peuvent être associés à l'émetteur et au récepteur, ce qui limite dans une large mesure les dangers de courts-circuits optiques.Sui#t une variante de réalisation de l'invention, le capteur à fibres optiques peut être également séparé, au niveau de lsextrémité proximale, en deux capteurs partiels isolés optiquement l'un de l'autre, qui peuvent être mobiles éventuellement l'un par rapport à l'autre et possèdent une constitution conforme à l'invention, du côté application.Chaque capteur partiel peut comporter une plage associée à l'émetteur et au récepteur ou mème plusieurs plages, dont l'une doit comporter au moins une zone associée à l'émetteur et une zone associée au récepteur, et dont l'autre doit comporter au moins une zone associée à l'émetteur ou au récepteur. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement aux dessins annexés plusieurs formes de réalisation du dispositif suivant l'invention. La figure 1 représente une coupe transversale d'un capteur à réflexion, à fibres optiques. Les figures 2, 3 et 4 montrent les surfaces situées du côté de l'application, de capteurs à réflexion à fibres optiques, avec différentes dispositions de plages d'émission et de réception. La figure 5 représente la coupe transversale d'un capteur par transmission à fibres optiques. La figure 6 représente la coupe d'un capteur à fibres optiques constitué par la réunion de demi-anneaux. La figure 7 représente la coupe d'un capteur à fibres optiques constitué par la réunion de deux anneaux parallèles. Les différentes exemples de réalisation se différencient essentiellement par des conformations de géométries différentes. Cependant tous ces exemples de réalisation ont en commun la division de la surface d'application soit en plusieurs et de préférence deux zones au moyen de barrettes opaques à la lu mière, soit la subdivision du capteur à fibres optiques, au niveau de ltes- trémité située du côté de l'application, en deux capteurs partiels qui sont associés à l'émetteur et au récepteur pour le rayonnement électromagnétique. Sur l'extrémité distale, le capteur à fibres optiques conforme à l'invention est subdivisé respectivement de façon connue en sondes partielles qui sont accouplées à la source de rayonnement, par exemple une diode à luminescence, et au récepteur de rayonnement, par exemple à l'élément photosensible.La source de rayonnement et le récepteur de rayonnement peuvent être situés dans l'appareil d'utilisation qui contient en outre une alimentation en énergie et un dispositif d'exploitation , ou bien dans un boîtier intermédiaire. Sur la figure 1 la référence 1 désigne les fibres optiques qui partent de l'émetteur et la référence 2 désigne les fibres optiques qui aboutissent au récepteur. Le faisceau commun constitué par le grand nombre des différentes fibres optiques est entouré par une gaine 3 constitué en un matériau opaque au rayonnement. Par cintrage des différentes fibres optiques on obtient un accouplement radial à la surface de détection ou de captage 4. Par suite de l'élargissement conforme à l'invention du faisceau de fibres optiques, on obtient une application de surface étendue stable vis-à-vis de couples de rotation et de basculement.La surface d'application du capteur à fibres optiques est recouverte par une couche 5 constitudeen un matériau perméable uniquement au rayonnement possédant la longueur d'ondes utilisée et est subdivisée en différentes zones par la barrette 6 constituée en un matériau imperméable au rayonnement. Sur les figures 2, 3 et 4 cette barrette est désignée par les réfé ronces respectives 7, 8 et 9. Cette barrette subdivise la surface de base du capteur en des plages ou zones 10 et 11, 12 et 13 ou 14 à 17,qui peuvent être associées à l'émetteur et au récepteur. On peut réaliser d'autres subdivisions géométriques de la surface d'application, qui optimisent le domaine d'introduction des signaux pour des utilisations particulières. Sur la figure 5 la référence 18 désigne les fibres optiques provenant de émetteur et la référence 19 désigne les fibres optiques partant au récepteur, ces différentes fibres étant entourées respectivement, sous la forme de faisceaux séparés, par les gaines 20 et 21 et étant mobiles les unes par rapport aux autres. Les fibres optiques se terminent respectivement contre des couches protectrices 22 ou 23 qui sont constituées en forme de coins en sorte qu'elles s'appliquent par leur surface d'application des deux côtés du tissu 24 devant être examiné et permettent en outre une déviation du rayonnement arrivant ou devant être capté, par diffusion et/ou par réflexion. Sur la figure 6 les fibres optiques arrivent en étant guidées dans un faisceau commun 25, en étant subdivisées respectivement suivant la forme de demi-anneaux en une partie d'émission 26 et une partie de réception 27, qui sont entourées par une gaine commune 28, comportent au niveau de la surface d'application une couche protectrice commune 29 et sont séparées par la barrette 30. Sur la figure 7 on est dans le cas d'une amenée en commun des fibres optiques 31 qui sont enserrées par la gaine 32, sont subdivisées en fibres d'émission 33 et en fibres de réception 34 et sont séparées suivant deux anneaux parallèles par la couche protectrice 35 et la barrette 36. A côté des capteurs décrits de surface étendue et de forme annulaire, on peut avoir d'autres capteurs adaptés à des formes corporelles déterminées, par exemple des doigtiers et des éléments d'adaptation à l'oreille. Les dispositifs des exemples de réalisation décrits sur les figures i à 4 fonctionnent en tant que capteurs par réflexion, et le dispositif représenté sur les exemples de réalisation décrits sur la figure 5 fonctionne en tant que capteur par transmission, tandis que dans le cas des exemples de réalisation décrits en référence aux figures 6 et 7, il existe des mélanges de rayonnement réfléchi et de rayonnement transmis. Sur l'extrémité, située du côté application, du faisceau de fibres optiques il est possible de placer des matériaux particuliers entre les différentes fibres optiques afin d'obtenir une meilleure déviation du rayonnement. Par suite de la disposition de l'émetteur et du récepteur pour le rayonnement électromagnétique dans un appareil de fonctionnement éloigné du corps, le domaine d'utilisation du capteur d'impulsions conforme à l'invention est sensiblement étendu. Les limitations par puissance absorbée et dégagement de chaleur de composants contenus dans le capteur sont supprimées. Le domaine des longueurs d'onde à utiliser (de l'infrarouge jusqu'd l'ultraviolet ) et l'intensité du rayonnement peuvent par conséquent être accrus. En outre l'utilisation de sources de rayonnement laser en tant qu'émetteurs pour le rayonnement électromagnétique est possible. Suivant d'autres variantes de réalisation de l'invention, les barrettes opaques au rayonnement, servant à réaliser la séparation des fibres optiques, sont constituées en un matériau électriquement conducteur et comportent des liaisons conductrices avec l'appareil d'utilisation. Lesdites barrettes peuvent alors être utilisées, dans le cas d'une réalisation avantageuse, en tant qu'électrodes pour la détection et le captage de potentiels corporels et/ou pour l'application de tensions continues ou alternatives. REVENI?ICÂTI0#S 1. Capteur photoélectrique d'impulsions, à fibres optiques, contenant au moins un émetteur et au moins un récepteur, pour un rayonnement électromagnétique, de préférence dans le domaine optique , 1 'émetteur et le récepteur étant disposés dans un appareil d'utilisation éloigné du corps du patient, tandis que le rayonnement est envoyé au corps du patient et est dérivé de ce dernier, par l'intermédiaire d'une sonde à fibres optiques, comportant une surface d'application située sur son extrémité proximale, caractérisé par le fait que la surface d'application de la sonde à fibres optiques est supérieure à la section transversale de la sonde, est essentiellement parallèle à l'axe longitudinal de la sonde et comportedifférentes zones associées à l'émetteur et au récepteur. 2. Capteur photoélectrique d'impulsions suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la surface d'application du capteur à fibres optiques est recouverte par une couche protectrice (5, 22, 23, 29, 35) perméable uniquement au rayonnement possédant la longueur d'onde utilisée. 3. Capteur photoélectrique d'impulsions suivant la revendication i, caractérisé par le fait que le rayonnement provenant de 1 'émetteur et allant au récepteur est dévié en direction de la surface du corps ou à partir de cette surface, au moyen d'un cintrage des différentes fibres optiques (i, 2). 4. Capteur photoélectrique d'impulsions suivant les revendications 1 et 2 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que le rayonnement arrivant de l'émetteur ou allant au récepteur est dévié en direction de la surface du corps ou à partir de cette dernière par diffusion et/ou par réflexion sur des parties constitutives de ladite couche protectrice (22, 23, 29, 35) et/ou d'un matériau placé spécialement à 1 'extrémité proximale du capteur à fibres optiques. 5. Capteur photoélectrique d'impulsions suivant les revendications 1 à 4 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que la surface d'application du capteur à fibres optiques est subdivisé par des barrettes opaques au rayonnement (6 à 9, 30, 36) en différentes plages (10 à 17) qui peuvent entre associées à l'émetteur et au récepteur. 6. Capteur photoélectrique d'impulsions suivant les revendications 1 à 4 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que l'extrémité proximaie des capteurs à fibres optiques est subdivisée en au moins deux capteurs partiels (18, 20; 19, 21) qui peuvent être associés à l'émetteur et au récepteur. 7. Capteur photoélectrique d'impulsions suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que le capteur d'émission et le capteur de réception possèdent la même constitution. 8. Capteur photoélectrique d'impulsions suivant les revendications i à 7 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que la surface d'application est constituée, au niveau de l'extrémité proximale du capteur à fibres optiques, de telle manière qu'elle possède une forme adaptée à une partie du corps humain, c'est-à-dire est constituée par exemple, sous la forme d'un anneau, d'un doigtier ou d'un organe d'adaptation à l'oreille. 9. Capteur photoélectrique d'impulsions suivant les revendications 1 à 8 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que l'on utilise comme émetteur pour le rayonnement électromagnétique une source de rayonnement laser. 10. Capteur photoélectrique d'impulsions suivant la revendication 5, caractérisé par le fait que les barrettes opaques au rayonnement (6 à 9, 30,36) sont constituées en un matériau électriquement conducteur et comportent des liaisons conductrices avec l'appareil d'utilisation. 11. Capteur photoélectrique d'impulsions suivant la revendication 10, caractérisé par le fait que les barrettes opaques au rayonnement (6 à 9, 30, 36) sont constituées sous la forme d'électrodes pour le prélèvement de potentiels corporels et/ou l'application de tensions continues ou alternatives.