Brevet FR2374877A1 — publié le 19780721

La présente invention concerne un pléthysmographe à jauge de mercure. La pléthysmographie est i ' étude de la variation de volume corporel et, notamment, celle des vaisseaux sanguins. Un pléthysmographe permet d'enregistrer, par exemple, les pulsations artérielles, les signaux veineux, et notamment après occlusion, et de détecter ainsi les thromboses. Une variation de volume d'un vaisseau entrains une variation de section de ce vaisseau, variation qui entrain simultanément une variation de la section du membre correspondant à étudier, et donc une variation de sa circonférence. CI est en fait cette dernière variation qui est prise en compte par un pléthysmographe à jauge de mercure. L'information est saisie, dans les appareils classiques à jauge de mercure, au moyen d'un capillaire élastique rempli de mercure, attaché autour du membre à étudier, et dont les deux extrémités sont fixées l'une par rapport à l'autre. Le capillaire, de longueur X, présente une résistance électrique R. Le passage de l'onde artérielle, ou l'interruption du retour veineux par un garrot, provoque un afflux sanguin qui argumente la section et donc la circonférence du membre, et modifie ainsi la longueur du capillaire, et donc sa résistance, qu'il est facile de mesurer. Le principe de fonctionnement d'un pléthysmographe repose sur la formule dE = 2 dX R X où R est la résistance de la jauge, dIL sa variation, L la longueur de la jauge et dL sa variation. Les appareils anJourd'hui classiques, et fonctionnant sur le principe précédent, présentent cependant des inconvénients. Ils ne permettent pas l'exploitation exacte et rapide de la formule cidessus et, à l'oppose de cette dernière constatation, ils offrent parfois une gamme de services beaucoup trop étendue pour certains diagnostics. Ce dernier inconvénient alourdit considérablement leur colt. En ce qui concerne la première restriction, la présente invention vise à 1 'éliminer, grâce à un appareil permettant les mesures effectives et simultanées de R et dR, permettant une détermination de la compliance artérielle ou veineuse, contrairement à certains appareils classiques qui, toutes choses égales par ailleurs sont limités à délivrer leurs signaux de sortie à un enregistreur de type particulier. La mesure effective de R et dR permet en effet, selon la précédente formule, de calculer dL, la longueur du capillaire étant par ailleurs connue de manière simple et directe. La compliance est le rapport de la variation de volume d'un vaisseau à la variation de pression ayant entrainé cette variation de volume. Cette variation de pression étant déterminée par ailleurs et, par exemple, égale, pour une artère, à la différence des pressions systolique et diastolique, le calcul de dL fournit la valeur de la compliance, significative de l'élasticité, et donc, de la qualité des parois du vaisseau. L'invention vise à permettre également de ne procéder qu' un seul et unique étalonnage, réalisé une fois pour toutes, et valable pour toutes valeurs de la résistance initiale de la jauge. Â cet effet, l'invention a pour objet un pléthysmographe è Jauge de mercure caractérisé par le fait qu'il comprend deux gêné- rateurs de courant débitant respectivement dans la jauge et une résistance variable de valeur connue des courants constants dtin- tenait~ connues et des moyens de comparaison des tensions aux bor nea de la jauge et de la résistance variable. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le pléthysmographe comporte un générateur de tension alternative alimen- tant les deux générateurs de courant, un étage redresseur redressant les tensions aux bornes de la jauge et de la résistance variable et an amplificateur différentiel attaqué par 1' étage redresseur, pour amplifier la différence des dites tensions redressées, la tension résultante amplifiée pouvant autre appliquée à un appareil de zéro inséré dans le circuit et étant ensuite à nouveau amplifiée par rm amplificateur de sortie, avant d'strie appliquée à un enregistreur. Un tel agencement permet, après redressement et soustraction* et pour un signal de sortie nul sur l'appareil de zéro, de comparer la tension aux bornes de la jauge à celle aux bornes de la résis- tance variable et de lire, éventuellement directement, la valeur de la résistance de la colonne de mercure de la Jauge. Les variations de résistance de la jauge peuvent ensuite être immédiatement déter minées par les enregistrements. Dans les appareils connus, les signaux de sortie, traduisant les variations de volume sanguin, ne sont délivrés à un enregistreur qu'après avoir équilibré un pont électrique, comprenant la résistance de la jauge, à l'aide d'une résistance variable, dont la valeur n'est pas toujours accessible à l'opérateur. Or la sensibilité d'un pont, tel par exemple un pont de Wheatstone, dépend de ses éléments, Si bien que ces appareils doivent, à chaque nouvelle manipulation, #tre réétalonnés. En outre, les méthodes d'éta tonnage classiques, mécaniques ou électriques, ne sont pas satisfaisantes, ni du point de vue de leur exactitude ni de celui de leur commodité. D'appareil selon l'invention élimine les aléas d'un pont d'une manière efficace, en présentant une sensibilité plus élevée que celle des appareils classiques, sensibilité constante sur toute la plage de fonctionnement de l'appareil, contrairement aux appareils à pont. À cet égard, le demandeur s'est aussi attaché, avec l'appareil selon la présente invdntion, à éliminer la contrainte occasionnée par l'utilisation d'un enregistreur spécifique, très sensible, et donc, très cofteu . De plus, l'impédance de sortie de l'appareil selon l'invention est faible, ce qui supprime tout problème d'adaptation avec lten- registreur. Dans une forme de-- réalisation intéressante de l'appareil selon l'invention, l'étage redresseur est constitué de deux circuits re tresseurs respectivement soumis à la tension aux bornes de la jauge et à celle aux bornes de la résistance variable. Par ailleurs, l'amplificateur différentiel peut titre avantageusement bouclé sur un filtre passe-bas' pour éliminer, de la dif- férence des dites tensions redressées, la composante haute fréquence issue du générateur de tension. Pn outre, la résistance variable peut avantageusement titre celle d'un potentiomètre étalonné, dont le bouton de réglage est disposé sur la face avant de l'appareil, et sur laquelle est affichée la valeur de la dite résistance, ou mieux, directement celle de la jauge, le rapport des valeurs des deux résistances étant égal à l'inverse du rapport connu des valeurs des deux courants respectifs délivrés par les générateurs de courant débitât respectivement dans les deux résistances. L'enregistrement d'un signal artériel n'est généralement pas très lisible à cause de la position fluctuante des minima de la courbe enregistrée. Le lieu de ces minima est appelé "ligne de basez. La forme sinusoidale de la ligne de base, en ltoceurence la composante basse fréquence du signal, est due à la respiration et, plus préoisément, à l'action du diaphragme sur la veine cave inférieure. De plus, la dérive de la ligne de base risque parfois de faire sortir le graphe des limites de la feuille d'enregistrement. C'est ainsi qu'il peut être intéressant d'éliminer les fluctuations de cette ligne de base, d'autant plus que seules les v# riations d'amplitude par rapport à cette ligne constituent l'information utile. À cet effet, le pléthysmographe selon l'invention peut comprendre, en amont de l'amplificateur de sortie, un filtre passehaut directement attaqué par l'amplificateur différentiel et un commutateur de position permettant de court-circuiter ou non le dit filtre passe-haut, suivant que l'opérateur procède è une observation veineuse ou artérielle. afin, l'amplificateur de sortie de l'appareil selon l'inven- tion peut avantageusement 8trie bouclé sur différentes boucles de gain possibles, au moyen d'un commutateur placé sur la face avant de l'appareil. L'invention sera mieux comprise è l'aide de la mise en oeuvre et de la description d'une forme de réalisation particulière d'un pléthysmographe selon l'invention, description se référant au dessin annexé, sur lequel : - la figure unique représente le bloc-diagramme d'un pléthysmographe à jauge de mercure selon l'invention. Le générateur de tension est, dans cette forme de réalisation, un oscillateur 1 è pont de lien, délivrant une tension sinusoldale d'une fréquence de 15 Idiz aux bornes respectives de deux générateurs de courant 2 et 3 débitant respectivement dans la jauge de mercure 4, de résistance R, et le potentiomètre multitoùre étalonné 5, de résistance R' égale à 100 Q , un courant I, d'une valeur efficace de 30 mA, et un courant #r, d'une valeur efficace de 3mÀ. Les tensions aux bornes de la résistance R de la jauge 4 et de la résistance R' du potentiomètre 5 sont respectivement redressées par les amplificateurs-redresseurs 6 et 7. La comparaison des dites tensions est réalisée par l'amplificateur différentiel 8, d'un gain de 140, et bouclé sur le filtre passe-bas 9, destiné à éliminer les composantes de fréquences égales ou supérieures à 15 #z. La tension résultante, apparaissant aux bornes de sortie de l'amplificateur 8, est détectée par le galvanomètre 10, inséré dans le circuit de mesure au moyen de l'interrupteur 11 placé sur la face avant de ltappareil En faisant varier la résistance ' du potentiomètre 5 de manière à obtenir un signal nul sur l'appareil de zéro, l'opérateur peut directement lire sur la face avant de l'appareil la valeur R de la résistance moyenne de la jauge, égale, dans cette forme de réalisation particulière,- à E . Le commutateur 12 permet d'utiliser l'appareil, soit en observation artérielle, soit en observation veineuse. Dans le premier cas, le signal de sortie de l'amplificateur différentiel 8 est appliqué au filtre passe-haut 15, afin d'éliminer la ligne de base due à la respiration du patient. Le signal filtré est ensuite appliqué aux bornes d'entrée de l'amplificateur de sortie 14 de- l1appa- reil, avant d' #re enregistré par l'enregistreur 17. Dans le cas de l'observation d'un signal veineux, et grâce au commutateur 12 placé sur la face avant de l'appareil, le filtre passe#haut 13 est court-circuité, et le signal de sortie de l'amplificateur 8 est directement appliqué à l'amplificateur de sortie 14 de l'appareil. Le commutateur 15 permet de sélectionner dif#érentes boucles de gain de 1' amplificateur de sortie 14. L'impédance de sortie de l'appareil est inférieure à 2 kQo REVEN#I CATI 0N# 1.- Pléthysmographe comprenant deux générateurs de courant débitant respectivement dans une impédance, caractéristique de la grandeur à mesurer, et une résistance variable de valeur connue des courants constants d'intensités connues et des moyens de comparaison des tensions aux bornes de l'impédance et de la résistance variable, caractérisé par le fait que la dite impédance estla résistance d'une jauge de mercure. 2.- Appareil selon la revendication 1, comportant un générateur de tension alternative alimentant les deux générateurs de courant, un étage redresseur redressant les tensions aux bornes de la jauge et de la résistance variable et un amplificateur différentiel attaqué par l'étage redresseur, pour amplifier la différence des dites tensions redressées, la tension résultante amplifiée pouvant entre appliquée à un appareil de zéro inséré dans le circuit et étant ensuite à nouveau amplifiée par un amplicateur de sortie, avant d'entre appliquée à un enregistreur. 3. Appareil selon la revendication 2, dans lequel l'étage redresseur est constitué de deux circuits redresseurs respectivement soumis à la tension aux bornes de la jauge et la tension aux bornes de la résistance variable. 4. Appareil selon l'une des revendications 2 et 3, dans lequel l'amplificateur différentiel est bouclé sur un filtre passe-bas. 5.- Appareil selon ltune des revendications 1 à 4, dans lequel la résistance variable est un potentiomètre, et comporte un bouton de réglage disposé sur la face avant de l'appareil, sur laquelle est affichée la valeur de la résistance de la jauge. 6.- Appareil selon l'une des revendications 2 à 5, comportant, en amont de l'amplificateur de sortie, un filtre passe-haut, directement attaqué par l'amplificateur différentiel. 7.- Appareil selon la revendication 6, comportant un commutateur de position, permettant de court-circuiter ou non le dit filtre passe-haut. 8.- Appareil selon l'une des revendications 2 à 7, dans lequel l'amplificateur de sortie est bouclé sur différentes boucles de gain possibles, et comporte un commutateur de sélection des dites boucles.