Brevet FR2528578A1 — publié le 19831216

L'invention concerne les mesures en hematologie, et plus particulièrement les mesures relatives à la sédimentation des hématies. La mesure de la vitesse de sédimentation des hématies a une grande importance pratique. Cet examen, qui est l'un des plus utilisés dans la pratique médicale quotidienne, permet de reconnaître l'existence d'un syndrome inflammatoire, et d'en suivre éventuellement l'évolution sous l'influence d'un traitement. Cette mesure est a l'heure actuelle réalisée manuellement, le plus souvent par la méthode dite de Westergren. De grande diffusion, car très simple, cette méthode est sujette à de nombreuses erreurs d'interprétation. Un procédé plus performant a été proposé par le professeur PAWLOTSKY. Cependant, sa mise en oeuvre requiert l'attention des opérateurs sur une assez longue période (environ une heure). Cet aspect a quelque peu entravé l'application du procédé PAWLOTSKY. La présente invention vient apporter une solu- tion intéressante, qui d'une part est au moins aussi précise que les mesures manuelles, d'autre part enfin s'adapte bien a une utilisation intensive en laboratoire. L'appareil proposé comporte, en combinaison - un support pour recevoir parallèlement une pluralité de tubes capillaires calibres contenant chacun un échantillon de sang sous un bouchon poreux, - des moyens pour déplacer une pluralité de fourches photoélectriques, chaque fourche encadrant l'un des tubes capillaires, - chaque fourche comprenant d'une part un organe à diode électroluminescente apte à émettre un faisceau étroit de rayonnement électromagnétique de longueur d'onde voisine de 9 500 Angströms, et d'autre part un organe détecteur de lumière sensible à cette longueur d'onde, et - des moyens pour mesurer dans chaque tube la hauteur de la surface de séparation sang/plasma, relativement au bouchon poreux, en fonction du signal reçu par chaque photodetecteur, ce signal présentant un maximum net en présence de plasma entre les deux éléments de chaque fourche photoélectrique. De préférence, le rayonnement émis par les diodes électroluminescentes est modulé, avantageusement à une fréquence de l'ordre du kilohertz, telle que 5 kHz. Selon un autre aspect de l'invention, le dia- mètre du faisceau émis par chaque diode électroluminescente est de l'ordre du millimètre. Selon un autre aspect encore de l'invention, l'appareil comporte des moyens pour rénéter la mesure de hauteur à des intervalles de temps choisis, ce qui permet de suivre la courbe du niveau de sédimentation et d'obtenir une information de vitesse de sédimentation. Dans un mode de réalisation particulier, les intervalles de temps choisis sont à 20, 30, 40 et 50 minutes à compter du début de la sédimentation, et l'appareil comporte des moyens pour indiquer la somme des quatre hauteurs cbtenues, pour chaque échantillon. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, ainsi que sur les dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un mode de réalisation particulier de l'appareil de mesure selon l'invention ; et - la figure 2 est un schéma électrique symbolique de l'électronique susceptible d'etre incorporée au même appareil. L'appareil de la figure 1 comporte tout d'abord un support, défini par une base 11, un montant 12, et une potence 13. La base 11 et la potence 13 sont convenablement conformées pour pouvoir recueillir en parallèle une pluralité de tubes capillaires calibrés, notés TA à TL. Comme on le verra plus loin, chaque tube capillaire contient un échantillon de sang sous un bouchon poreux. Dans le mode de réalisation représenté, ce support de tubes fait partie d'un b ti plus complexe, dans lequel le montant 12 s'insère entre une embase 14 et une traverse supérieure 16, ces deux éléments étant reliés à l'autre extrémité par un autre montant 15 sur lequel s'appuie également la base 11 support de tubes déjà citée. Entre la traverse supérieure 16 et la base 11 sont placées des glissières 22 et 23, sur lesquelles coulissent des douilles à billes montées sur un chariot 21. le chariot 21 s'étend dans une direction générale perpendiculaire aux tubes, et il est muni d'une pluralité d'échancrures dans chacune desquelles passe l'un des tubes. De part et d'autre de chaque échancrure est ménagée une fourche photoélectrique. Chaque fourche encadre donc l'un des tubes capillaires, et va pouvoir se déplacer le long de celui-ci lors d'un mouvement de la barre 21 le long de ses glissières 22 et 23. Ainsi, la fourche constituée par la diode émettrice de lumière 101 et le détecteur de lumière 102 encadre le tube TA. La fourche constituée par la diode 111 et le détecteur 112 encadre le tube TB, et ainsi de suite, jusqulà la fourche constituée par les éléments 191 et 192 qui encadrent le tube TL. Le déplacement de la barre 21 s'effectue d'une manière contrôlée. Une tige 25 formant vis sans fin au moins entre la potence 13 et la base 11 se trouve montée verticalement entre celles-ci, et venir en prise sur la barre 21. En partie basse, un moteur 28 fixé par exemple sous la base 11 entraîne par une courroie 27 une poulie 26 montée sur la tiye 25. On voit Immédiatement que la rotation de la tige 25 va entraîner le-déplacement en translation sert cale de la barre 21, et par conséquent le déplacement conjoint des fourches photoélectriques le long de leur tube respectif. Ce déplacement est détecté par un capteur de position angulaire 29, placé ii en haut sur la traverse 16.Dans un mode de réalisa tion particulier, le pas de la vis sans fin est de 2 mm, et le codeur angulaire fournit 4 impulsions par tour. Selon la présente in-wv2ntion, les sources de lumière 101, 111, . 191 sont des diodes électrolu minescentes capables démettre un faisceau étroit d rayonnement electrom.agretique de longueur d'onde voisine de 9 500 Angströms. De façon a priori inattendue, il s'était avéré que cette longueur d'onde convenait particulièrement bien pour résoudre le problème posé. Egalement, il s'est avéré souhaitable de diaphragmer le faisceau lumineux émis par les diodes électroluminescentes, et ce de façon que ce faisceau possède un diamètre de l'ordre du millimètre. De leur côté, les photodétecteurs sont par exemple des phototransistors ou des photodiodes au Silicium. Selon une variante de la présente invention, au lieu d'entraîner ia barre 21 par une vis sans fin, on peut l'entraîner par un ou deux filins, s'enroulant autour d'un tambour, et entraîner par un moteur. Un capteur de position peut alors être associé soit au tambour, une fois encore coEmne-codeur angulaire, soit directement a la barre 21 elie-même, en tant que codeur linéaire de position. Sur la figure 1, les liaisons partant des éléments des fourches photoélectriques n'ont pas été représentées pour clarifier le dessin. On distingue cependant un circuit imprime souple 20, qui part de la barre 21 pour rejoindre une partie fixe du dispositif. Ce circuit imprimé souple 20 rejoint en fait le circuit de prétraitement 40 qui apparaît sur la figure 2, ainsi que le circuit d'excitation 35 des diodes électroluminescentes. Le schéma de la figure 2 comporte encore une horloge 30, dont le fonctionnement peut être déclenché par un signal de départ défini par un bouton-poussoir ou d'une autre manière. Cette horloge permet de déclencher le circuit d'excitation des diodes électroluminescentes 35, ainsi qu'un circuit 31 qui réalise la commande d'un, ou de préférence n aller-retour, au niveau du moteur 28. Pendant ce temps, le codeur de position 29 va définir ses impulsions, qu'il applique à un circuit 41s lequel détermine des hauteurs moyennes d'une manière que l'on verra plus loin. Ce circuit 41 est relié à un circuit 42 qui peut déterminer des vitesses de sédimentation (en particulier sous la forme "sigma V S". Le circuit de calcul 42 peut à son tour afficher ses résultats, soit la forme d'une visualisation 43, soit sous la forme d'un enregistrement graphique ou magnétique 44. On décrira maintenant l'application de l'appareil selon l'invention à la mesure des vitesses de sédimentation selon le procédé PAWLOTSKY. Il convient de rappeler tout d'abord que ce procédé fait intervenir initialement une correction systématique de l'hématocrite. Le taux d'hématocrite est déterminé par des moyens de type connu, par exemple par centrifugation d'une partie de l'échantillon de sang prélevé. A partir de cette mesure, l'échantillon sanguin est ramené à une valeur constante de l'héma- tocrite, par addition de plasma en général, et ce préalablement à la mesure de la vitesse de sédimentation proprement dite. Le sang ainsi préparé est alors mis dans les tubes TA à TL de la figure 1, qui peuvent par exemple contenir soit 10 échantillons de sang du même patient, soit 10 échantillons de sang de patients différents, au moins en partie. D'une manière générale, de tels tubes comportent un étranglement, coïncidant normalement avec une graduation 0, et les tubes sont gradués vers le bas A partir de cet étranglement, par exemple en millimètre. Jusqu'à présent, on utilise un tube muni d'un bouchon poreux dont la partie basse colncide en principe avec l'étranglement précité. Ensuite, l'échantillon sanguin est aspiré dans le tube capillaire, où il demeure compte-tenu de la capillarité. La sédImentation se traduit par l'apparition d'une certaine hauteur de plasma sous le bouchon, audessus du sang proprement dit, qui contient des hématies. Jusqu'à présent, une opératrice devait lire le niveau de plasma à des intervalles de temps fixés généralement à 20, 30, 40 et 50 minutes à partir de la mise en oeuvre de l'analyse. L'addition de ces quatre valeurs-représente alors une valeur approchée par défaut de l'intégrale de la courbe de sédimentation dans l'intervalle de temps 20 - 50 mn. Plusieurs difficultés sont apparues - ce procédé demande a priori une attention réelle à l'opératrice et ce pendant un temps prolongé, ce qui est tout à fait délicat lorsqu'il faut effectuer simul tanément un grand nombre de mesures de la vitesse de sédimentation ; - par ailleurs, la position du bouchon poreux ne coincide qu'approximativement avec le zéro de la graduation. Il en est donc de même normalement pour la positon de la surface supérieure du plasma. Par contre, l'interface plasma/sang sera lu directement d'après les graduations du tube, et par conséquent sans tenir compte de l'erreur de zéro éventuelle qui peut se trouver sous le bouchon. Il en résulte une imprécision et un manque de reproduc tibilité significatif dans le cadre des mesures ma nuelles. L'appareil de-la présente invention résoud l'ensemble de ces problèmes. En effet, et de façon surprenante, il a été observé que des diodes électroluminescentes émettant dans l'infrarouge, au voisinage de 9 500 Angströms, et ce d'une manière modulaire à 5 kHz, fournissent une réponse très différente en présence du plasma, par rapport à ce qu'est la réponse en présence du sang. Il est apparu en effet que le plasma est très transparent, tout en possédant un indice de réfraction voisin de celui de celui du verre. La transmission de lumière entre la diode électroluminescente et le photorécepteur est alors maximale. Bien entendu, cette transmission est minimale pour ce qui concerne le bouchon.Par ailleurs, il y a une différence importante de densité optique entre le sang et le plasma, ce qui assure une différence aisément décelable en ce qui concerne la réponse du photodétecteur lorsque l'on passe de l'un à l'autre de ces deux milieux. Il résulte de ceci a priori que le dispositif selon l'invention permet une mesure précise de la hauteur de la colonne de plasma, de l'une à l'autre de ces extrémités, et ceci sans faire référence à la position effective de la graduation portée sur le tube. Cette mesure peut être effectuée en recevant directement les impulsions délivrées par le capteur angulaire 29, et en mesurant le nombre d'impulsions qui apparait pendant l'intervalle de temps de transmission maximale de chaque photorécepteur, ces signaux de sortie étant appliqués au circuit de prétraitement 40. A chaque excursion de la barre 21, à la descente et éventuellement à la montée, on pourra donc faire une mesure de ia hauteur de colonne de plasma cpour chacun des tubes. Pour déterminer ies maxima de réception par les photorécepteurs, on prend un niveau de référence, mémorisé au préalable, et qui peut etre pris comme une fraction du niveau mesure à travers la partie de cosaque tube qui est vide de liquide et se trouve situé au dessus du bouchon. Cette définition de veau de référence peut du moins servir dans les cas de sédimentation normale, où la surface de séparation sang-/plasma est nette, et la transition se traduit donc par une chute brutale de I'intensité lumineuse recueillie par le photorécepteur. La pente de la courbe dI/dX, où I désigne l'intensité lumineuse mesurée et X la hauteur sur la colonne, n'est alors pratiquement limitée que par la résolution du capteur angulaire. Il peut se produire cependant deux anomalies principales : - absence de sédimentation - sédimentation anormale. Dans le cas d'une absence de sédimentation, la transition bouchon-plasma n'apparaît pas. Dans ce cas, le dispositif 41 de la figure 2 n'autorise pas le comptage des impulsions provenant du codeur de position 29, on obtient donc à la sortie du compteur un résultat nul. Le deuxième cas est plus délicat, car la pente de la courbe dI/dX est beaucoup plus faible que dans le cas d'une sédimentation normale. Le capteur indiquera comme hauteur de la surface de séparation la position correspondant à I égale la valeur de référence définie plus haut à partir des mesures effectuées à travers le tube vide. Bien entendu, on peut programmer une valeur minimale de la pente dI/dX, valeur en dessous de laquelle la mesure sera considérée comme non significative avec affichage d'un message d'erreur. Il apparait donc que le dispositif selon la présente invention permet de résoudre d'une manière sophistiquée, et ajustable à volonté, les cas de sédimentation anormale, qui sont pratiquement insolubles pour un opérateur humain. Par ailleurs, l'appareil selon l'invention comporte une horloge 30, qui permet, à partir d'un instant défini par un bouton-poussoir départ ou un signal analogue, de répéter la mesure de hauteur à des intervalles de temps choisis. De préférence l'instant départ est défini par la mise en place des tubes (modification des faisceaux lumineux des fourches). En pratique, chaque mesure de hauteur peut être répétée plusieurs fois, soit à la montée et/ou à la descente de la barre 21, soit même au cours d'une suite de montées et descentes répétées. La valeur définitive de hauteur associée à chaque tube est alors la moyenne des différentes mesures effectuées, avec élimination des valeurs manifestement aberrantes, et éventuellement des traitements statistiques plus sophistiquées. Chacune de ces interventions répétées rapidement, pendant quelques secondes, définit donc une mesure de hauteur pour chaque tube. L'horloge- 30 déclenche de telles mesures de hauteur à intervalles définis à l'avance, qui peuvent être avantageusement 20 mn, 30 mn, 40 mn et 50 mn par rapport au début des opérations. Dans ces conditions, les quatre hauteurs déterminées à ces quatre intervalles de temps pour chacun des tubes sont ajoutées, et l'on obtient alors une valeur dite sigma V S" pour chacun des tubes, au niveau de l'unité de calcul 42. Ces valeurs sont visualisées en 43, ou enregistrées sur papier en 44, bien d'autres types de transmission pouvant être envisagés. Cette façon de procéder présente l'avantage considérable de permettre une comparaison directe avec l'exploitation traditionnelle du procédé PAWLOTSKY sous forme manuelle. Cela est important pour permettre des comparaisons de mesures en permanence, et assurer l'homogénévté des résultats établis dans chaque laboratoire utilisateur. Cependant, l'appareil selon la présente invention permet d'aller plus loin. On peut en effet échantillonner de manière continue les valeurs de hauteur de plasma au-dessus du sang, et par conséquent réaliser une intégration beaucoup plus rigoureuse de la courbe de hauteur des plasmas en fonction du temps. Cette intégrale permet alors de réaliser de façon encore plus performante le procédé PAWLOTSKY déjà mentionné. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit, et s'étend à toute variante s'inscrivant dans le cadre des.revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Appareil de mesure automatique de la sédimentation des hématies, caractérisé par le fait qu'il comporte, en combinaison - un support (11, 12, 13) pour recevoir parallèlenient une pluralité de tubes capillaires calibrés (TA - TL) contenant chacun un échantillon de sang sous un bouchon poreux, - des moyens (21-28) pour déplacer une pluralité dé fourches photoélectriques (101, 102, etc.), chaque fourche encadrant l'un des tubes capillaires, - chaque fourche comprenant d'une part un organe à diode électroluminescente (101, 111 ; 102, 112 ; etc.) apte à émettre un faisceau étroit de rayonnement électro magnétique, et d'autre part un organe détecteur de lumière (102, 112, etc.) sensible à cette longueur d'onde, et - des moyens pour mesurer dans chaque tube la hauteur de la surface de séparation sang/plasma, relativement au bouchon poreux, en fonction du signal reçu par chaque photodétecteur (102, 112, etc.), ce signal présentant un extremum net en présence de plasma entre les deux éléments de chaque fourche photoélectrique. 2.'Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le rayonnement électromagnétique a une longueur d'onde voisine de 9 500 Angstroms. 3. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le rayonnement émis par les diodes électroluminescentes (101, 111, etc.) est modulé (35). 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le rayonnement émis par les diodes électroluminescentes (101, 111, etc.) est modulé à une fréquence de l'ordre du kilohertz. 5. Appareil selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le diamètre du faisceau émis par chaque diode électroluminescente 6. Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les organes récepteurs de lumière (102, 112 etc,! sont des phototransistors au Silicium. 7. Appareil selon l'une des revendications 1 à 6. caractérisé par le fait cu'il comporte des doyens (305 pour répéter la mesure d hauteur à des intervalles de temps choisis, ce qui permet de suivre la courbe du niveau de sédimentation et d'obtenir une information de vitesse de sédimentation. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les intervalles de temps choisis sont à 20, 30, 40 et 50 minutes à compter du début de la sédimentation, et que l'appareil comporte des moyens (42) pour déterminer la sommes des quatre hauteurs obtenues, pour chaque échantillon. 9. Appareil selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que les fourches sont montées sur une même barre (21), déplacée en translation (25) le long des tubes, et que les moyens de mesure comprennent un capteur (29) de la position de cette barre. 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé par le fait que la barre est entraînée par une vis sans fin (25), associée à un capteur angulaire (29). 11. Appareil selon la revendication 9, caractérisé par le fait que la barre est entraînée par un filin du type cabale ou courroie, s'enroulant autour d'un tambour, associé à un capteur de position.