Brevet FR2346716A1 — publié le 19771028

L'invention concerne un appareil de mesure de la pression partielle de oxygène dans le sang et notamment un tel appareil utilisant une électrode transcutanée. Lorsqu'un gaz, sous pression partielle déterminée, et un liquide sont mis en présence, les pressions partielles de ce gaz sont identiques en phase gazeuse et au sein du liquide. Il est donc possible de mesurer au sein d'un liquide les variations de pression partielle d'oxygène de toute source gazeuse immergée dans ce liquide. Un capteur utilisant ce phénomène a déjà été réalisé. Celui-ci était constitué d'une anode de référence en Argent/chlorure d'argent, et d'une cathode en Platine, polarisées par une tension continue de 0,7 volt.Ces électrodes étaient trempées dans un électrolyte liquide, en général une solution de chlorure de Potassium. D'oxygène, qui diffuse à travers une membrane, est consommé au sein du capteur qui un courant I proportionnel à la teneur en oxygène, selon la formule :: Dans laquelle les lettres représentent I - l'intensité du courant produit A -la surface de diffusion de la membrane p1 - la perméabilité de la membrane p2 - la perméabilité de l'électrolyte el -l'épaisseur de la membrane e2 - l'épaisseur de l'électrolyte entre cathode et membrane n - le nombre d'électrons participant à 11 électrolyse Vo - le volume molaire du gaz 2 -la pression partielle d'oxygène F - la constante de Faraday Un tel capteur déjà réalisé présentait toutefois de graves inconvénients. D'abord le niveau du courant obtenu était trop faible (de l'ordre de 10-8 Ampère) pour pouvoir entre facilement traité. Ensuite il était extrêmement sensible aux variations de température. Enfin il était également très sensible aux modifications de perméabilité de la membrane dues à un accroissement de son épaisseur par absorption d'eau, et à un vieillissement provoqué par une pollution ou par une obstruction progressive de ses pores. Par ailleurs on a constaté qu'en trempant un doigt dans de l'eau à 450, la pression partielle en oxygène de cette eau était un reflet exact des variations de la pression partielle artérielle de l'oxygène dans le sang. On peut donc mesurer la pression partielle d'oxygène du sang en rendant perméable à l'oxygène cette membrane qu'est la peau en élevant légèrement sa température. Selon l'invention on a adapté un tel capteur à la mesure de la pression partielle de 1 oxygène dans le sang en se servant de la peau du patient comme membrane en utilisant sa perméabilité à 1' oxy- gène. Des performances dudit capteur ont été par ailleurs améliorées en supprimant au moins en partie les inconvénients signalés. L'appareil est essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte une paire d'électrodes pénétrant à l'intérieur d'une coupelle en matière isolante dont la fane concave est destinée à être appliquée contre la peau, ladite coupelle étant remplie d'un électrolyte. D'autres caractéristiques apparaitront au cours de la description, donnée ci-après avec l'aide de la figure, d'une réalIsation préférée de l'invention. Sur la coupe de la figure on voit en 1 un support en ratière isolante en forme de cuvette ou de coupelle de diamètre extérieur 10 millimètres et intérieur 7 millimètres environ. Cette matière isolante est de préférence de la céramique qui a la propiété de mieux conduire la chaleur que les isolants en matière plastique. Cette meilleure transmission de la chaleur augmerlte la stabilité en température de l'appareil et par conséquent la fiabilité des mesures. La partie creuse 2 de la cuvette continent un électrolyte gélifié. D'appareil est appliqué contre la peau 3 du patient. L'anode 4 est en cuivre ; ce métal permet une durée de vie de l'électrode, supérieure à celle d'une anode argent/chlorure d'argent dont il a été question ci-dessus. La cathode 5 est en platine ; elle est de dimension rela tintement grande, 1 millimètre de diamètre environ, pour augmenter l'intensité du courant. Cette cathode est rapprochée au maximum de la membrane (la peau) jusqu'à venir à son contact. L'électrolyte gélifié est constitué par le m#lsnge d'une électrolyte (chlorure de potassium ou de sodium) dans une solution tampon (pH voisin de 0,#) avec pour élément gélifiant de l'lydroxyéthylcel- lulose ou encore de l'agar -agar ou de la gélatine. On voit sur le côté du support 1, en 6, un système vasodilatateur constitué ici par un enroulement chauffant thermo-stabilisé. Ce système est destiné à vasculariser la région de la peau qui se trouve e contact avec l'appareil. La température à laquelle la peau présente une bonne perméabilité à l'oxygène est d'environ 450 : cette température doit être conservée avec une certaine précision pour obtenir une fiabilité acceptable des mesures. Il est souhaitable d'atteindre une stabilité d'environ 2 degrès. Da perméabilité approximative de la peau est alors d'environ : p = 10-8 cm3 . s-1 . mm Hg-1 (volume d'oxygène en centimètre cube qui traverse une épaisseur de 1 centimètre en 1 seconde sur une section de un centimètre carré pour une différence de un millimètre de Mercure de part et d'autre de la peau). Cet appareil se met en place facilement d'une manière analogue à la pose d'une électrode ECG sèche. De gel électrolytique est intro- duit aisément avec une seringue dans la cuvette fixée d'une manière étanche contre la peau. Une variante à l'appareil ainsi décrit concerne le remplacement du système vasodilatateur 6 par un produit mélangé au gel qui provoque pendant une durée suffisante une perméabilité acceptable de la peau. Un tel produit utilisé était un vanillylamide de l'acide nonylique. Une application de cet appareil est la surveillance à distance et permanente d'un patient : l'appareil peut être laissé en place sur la peau pendant une longue durée en donnant des indications fiables à distances. REVENDICATIONS 1. Appareil de mesure de la pression partielle d'oxygène dans le sang comportant : un corps en matière isolante comprenant un évidement en forme de coupelle, une anode et une cathode métalliques pénétrant dans ledit évidement, ladite cathode étant en un métal catalyseur pour l'oxygène, et un électrolyte remplissant ledit évidement, caractérisé par le fait que, en vue d'utiliser la peau du sujet comme membrane pour la diffusion de l'oxygène vers la coupelle, celle-ci est rempli d'un électrolyte gellifié entrant directement en contact avec la peau, lorsque la coupelle est appliquée contre cette dernière, et par le fait que ladite cathode traverse toute la profondeur de ladite coupelle pour que son extrémité entre également en contact avec la peau. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gel est constitué par le mélange d'un chlorure de potassium ou de sodium dans une solution tampon avec un élément gélifiant. 3. Appareil selon la reven#dication 2, caractérisé en ce que l'élément gélifiant est de l'hydroxyéthylcellulose 4. Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'électrolyte contient notamment un produit vasodilatateur. 5. Appareil selon l'une des revendications précédentes, du type dans lequel la cathode est en platine ou en un métal conducteur recouvert de platine, caractérisé en ce que l'anode est en cuivre. 6. Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cathode est constituée par une tige cylindrique de diamètre supérieur a' un millimètre. 7. Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps est réalisé en un matériau isolant bon conducteur thermique tel qu'une céramique et,en ce qu'il comporte en outre un dispositif vasodilatateur, connu en soi, constitué par un élément chauffant tel qu'un enroulement résistif entourant une partie de ce corps.