Brevet FR2615385A1 — publié le 19881125

APPAREIL DE MESURE DES PERTES THERMIQUES DU DOIGT La présente invention concerne le domaine technique général de l'exploration de la micro-circulation sanguine de la main et, en particulier, des doigts d'une personne. L'examen de l'irrigation sanguine des doigts permet d'évaluer les troubles qui y sont attachés, pouvant conduire à des déficits fonctionnels importants de la main, voire même son amputation. Les troubles se caractérisent par une diminution excessive de l'irrigation sanguine et concernent, principalement, la population âgée, en condition thermique normale. Ces troubles concernent, également, les personnes soumises à des expositions au froid ayant, pour conséquence, de rendre la main blanche et douloureuse. En vue de traiter les troubles de la micro-circulation sanguine, il a déjà été proposé d'évaluer l'irrigation sanguine du doigt par photopléthysmographie qui mesure les variations d'absorption ou de transmission lumineuse du doigt, consécutives aux variations volumiques digitales. Cependant, cette méthode, qui permet de mesurer d'une façon simple le pouls artériel, n'assure pas de mesures quantitatives de l'irrigation sanguine, seules mesures permettant la comparaison des résultats intra ou inter-personnes. Il a été, également, proposé d'estimer l'irrigation sanguine du doigt par plusieurs méthodes de pléthysmographie fondées, essentiellement, sur des mesures de variation de volume ou de pression consécutives à La pulsation artérielle digitale. La première méthode consiste à mesurer la différence de pression, en conservant un volume constant du doigt. Toutefois, cette méthode nécessite le positionnement du doigt dans une chambre de mesure étanche ayant, pour conséquence, généralement, de serrer le doigt pour éviter les fuites et de modifier, ainsi, l'irrigation véritable du doigt. La seconde méthode, à pression constante, consiste à mesurer les variations de volume du doigt à l'aide d'une jauge de mesure qui ne permet pas une bonne connaissance de la variation de volume. La troisième méthode consiste à mesurer une variation du diamètre du doigt à l'aide de jauges de contrainte. De telles jauges sont, généralement, constituées par un anneau tubulaire, déformable élastiquement et contenant du mercure. Le principe de fonctionnement est basé sur la variation de résistance électrique, en fonction de l'allongement de la jauge, lors du gonflement du doigt à chaque pulsation. La mesure effectuée est, en fait, une mesure électrique qui n'est pas la reproduction exacte de l'irrigation. Les mesures effectuées ne sont, en outre, pas reproductibles pour un même sujet. Par ailleurs, les méthodes de pléthysmographie sont, en général, qualitatives ou faiblement quantitatives et sont liées, directement, au pouls artériel et non directement à l'irrigation sanguine. Au total donc, il existe toujours, actuellement, un besoin de disposer d'une méthode de mesure quantitative de l'irrigation sanguine permettant de comparer des résultats intra ou inter-personnes. L'objet de l'invention vise à combler cette lacune, en proposant un appareil de mesure de l'irrigation sanguine du doigt par des mesures quantitatives des pertes thermiques du doigt. L'invention vise, également, à parvenir à un appareil de mesure capable de tester l'irrigation sanguine à différentes températures. L'invention vise, aussi, à offrir un appareil de mesure de très haute sensibilité de détection, apte à effectuer des mesures répétitives dans le temps. L'invention vise, encore, un appareil capable de procéder à des mesures non invasives et non douloureuses. L'invention vise, aussi, à parvenir à un appareil de mesure de conception simple, de mise en oeuvre rapide et simple et d'un coût réduit. Ces buts sont atteints grâce à un appareil de mesure comprenant - une chambre d'immersion au moins partielle du doigt dans un volume d'un liquide, - une chambre de référence de température d'un liquide identique à celui disposé dans la chambre d'immersion, - des moyens de détermination du volume résiduel.de liquide contenu dans la chambre après immersion du doigt, - des moyens de calcul de la surface du doigt immergé, - des moyens de détection de la variation de température du liquide résiduel, - des moyens de calcul des pertes thermiques du doigt à partir de la variation de température du liquide résiduel. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une vue schématique, en perspective, de l'appareil de mesure conforme à l'invention. La fig. 2 est une coupe, suivant la ligne II-II de la fig. 1, montrant un bloc de mesure selon l'invention. La fig. 3 est un schéma-bloc montrant les moyens de traitement et de calcul des mesures détectées par le bloc selon la fig. 2. La fig. 4 est une variante de réalisation d'un bloc de mesure selon l'invention. La fig. 5 est une autre variante de réalisation d'un bloc de mesure selon l'invention. La fig. 1 illustre un appareil conforme à l'invention, destiné à mesurer les pertes thermiques d'un doigt d'une personne, en vue d'explorer l'irrigation sanguine de la main. L'appareil de mesure comprend un bloc 1 de mesure des échanges thermiques d'un doigt et une unité 2 de traitement des mesures et de calcul des pertes thermiques, permettant de déterminer, directement, le débit sanguin au moyen de tables de correspondance préétablies. Comme illustré à la fig. 2, le bloc de mesure 1 comprend un tube 3 apte à recevoir un doigt 4 et une éprouvette de référence 5. Le tube 3 et l'éprouvette 5 sont disposés et positionnés dans un matériau 6 assurant une isolation thermique du tube 3 et de l'éprouvette 5 vis-à-vis de l'extérieur. Le tube 3 et l'éprouvette 5 sont constitués d'un matériau, tel que de l'aluminium, du duraluminium ou de l'alliage à forte proportion d'aluminium, présentant une réponse thermique rapide. Le matériau 6, tel que du polystyrène expansé, est contenu dans une enceinte 7 fermée par un couvercle 8. Le tube 3 détermine, intérieurement, une chambre 9 d'immersion, au moins partielle, du doigt 4 dans un liquide 10. Le tube 3 comporte un dispositif 11 de trop-plein du liquide 10, constitué par un trou d'évacuation ménagé dans la partie haute du tube 3. Le trou d'évacuation est relié à une éprouvette graduée 12 par une conduite d'amenée 13. L'éprouvette 5 détermine, intérieurement, une chambre 14 de référence de température contenant, egalement, du liquide 10 à une température égale à celle initiale du liquide contenu dans la chambre d'immersion 9. Le liquide 10 doit posséder une capacité thermique connue permettant de calculer la chaleur perdue ou reçue par le doigt 4, selon la température initiale du liquide d'immersion. Par ailleurs, le liquide 10 doit permettre le transfert de la chaleur du doigt 4 à des moyens 15 de détection de la variation de température du liquide 10 baignant le doigt 4. Pour assumer de telles fonctions, le liquide 10 est, avantageusement, de l'eau. Les moyens 15 de détection de la variation de température du liquide résiduel dans le tube 3 sont constitués, par exemple, par des thermocouples dont les jonctions 16 sont disposées sur les parois extérieures du tube 3 et de l'éprouvette 5, de façon régulière, pour détecter la température moyenne de la paroi de chaque chambre. Pour obtenir une détection de température convenable, il peut être envisagé de disposer vingt cinq jonctions thermocouples sur chaque paroi des chambres 9, 14. Chaque jonction de la chambre d'immersion 9 est branchée en série avec une jonction de la chambre de référence 14. Les thermocouples délivrent, ainsi, une force électromotrice, en relation avec la différence de température entre le liquide de référence et le liquide résiduel baignant le doigt, correspondant à la puissance fournie par le doigt au liquide résiduel; Il est à noter que te tube 3 contient, ava#ntageusement, un doigtier 17 de positionnement et de centrage du doigt, évitant tout mouvement générateur de perturbations dans les échanges thermiques et tout contact avec la paroi de mesure, susceptible deprovoquer une erreur de mesure. Le bloc de mesure 1, ainsi décrit, délivre une force électromotrice qui constitue une donnée d'entrée de l'unité 2 de traitement et de calcul associé, l'autre donnée d'entrée étant constituée par le diamètre moyen mesuré du doigt 4 qui est affiché par un sélecteur 18 disposé sur l'unité 2. Conformément å la fig. 3, l'unité 2 comprend un amplificateur 20 de la force électromotrice délivrée par les jonctions thermocouple 16, des moyens 21 de calcul de la surface du doigt et des moyens 22 de détermination du volume résiduel de liquide 10 contenu dans la chambre d'immersion 9 après immersion du doigt 4. Par exemple, les moyens 22 déterminent le volume résiduel de liquide dans la chambre, en établissant la différence entre, d'une part, le volume initial de liquide, avant immersion du doigt, déterminé par le niveau du dispositif de trop-plein 11 et le diamètre du tube 3 et, d'autre part, le volume du doigt immergé défini par le niveau du dispositf de trop-plein 11 et le diamètre moyen du doigt affiché par le sélecteur 18. Il en résulte que les moyens 22 sont connectés, uniquement, au sélecteur 18, étant donné que le niveau du dispositif de trop-plein et le diamètre du tube 3 sont des constantes connues. De même, les moyens 21 calculent la surface immergée du doigt, uniquement à partir du diamètre moyen du doigt affiché par le sélecteur 18, étant donné que la hauteur du doigt immergé correspond au niveau du dispositif de trop-plein 11. Pour l'obtention de bons résultats de. mesure, il apparaît donc nécessaire que le doigt touche le fond du tube 3. Les moyens 21, 22 et l'amplificateur 20 sont connectés à des moyens 23 de calcul des pertes thermiques comportant un séquenceur 24 des mesures, piloté par un signal de commande de commencement des mesures. Le séquenceur 24 est relié à des moyens 25 d'avertissement de fin des mesures, par exemple sonores etlou lumineux, et à des moyens 26 de mémorisation du signal issu de l'amplificateur 20, correspondant à la variation de température détectée. L'amplificateur 20 est relié, par un dérivateur 27, à un détecteur 28 du maximum de la puissance fournie par le doigt. Le détecteur 28 est connecté à des moyens 29 de pondération de la forme du doigt et, notamment, de la surface du doigt calculée par les moyens 21 et du volume résiduel du liquide d'immersion calculé par les moyens 22. Les moyens de pondération 29 sont des facteurs correctifs de la forme du doigt déterminés expérimentalement et permettant de corriger le volume résiduel de liquide et la surface du doigt, calculés à partir du diamètre moyen du doigt. Les moyens de pondération 29 sont connectés à une borne d'un commutateur 30 dont le point commun est relié à un afficheur 31 permettant d'indiquer les pertes thermiques du doigt, L'autre borne du commutateur 30 étant reliée aux moyens de mémorisation 26, en vue d'afficher la variation de température détectée. L'appareil conforme à l'invention permet, par la mesure du diamètre du doigt et par la simple détection de la variation de température du liquide d'immersion du doigt, de déterminer les pertes thermiques du doigt par unité de surface, en vue de calculer directement le débit sanguin au moyen de tables de correspondance préétablies. L'appareil procède, ainsi, à des mesures quantitatives de la variation de température et de la puissance dissipée unitaire du doigt, ces mesures étant répétitives dans le temps, autorisant des comparaisons intra et inter-sujets. Par ailleurs, il est à remarquer que l'appareil selon l'invention permet de tester la micro-circulation à des niveaux de température différents, par la simple modification de la température initiale du liquide 10 contenu dans les chambres d'immersion et de référence. La fig. 4 illustre une variante de réalisation du bloc de mesure 1, dans laquelle les chambres d'immersion 9 et de référence de température 14 sont concentriques, tout en étant dissociées fluidiquement. Cette variante de réalisation permet, ainsi, de réduire le volume occupé par le bloc de mesure 1. La fig. 5 illustre une autre variante de réalisation du bloc de mesure 1 qui comporte une chambre d'immersion 9 analogue à celle décrite précédemment. La chambre 9 est reliée fluidiquement, d'une part, à une réserve 14' de liquide 10 par un circuit d'admission 40 débouchant, de préférence, dans la partie basse de La chambre d'immersion 9 et, d'autre part, par un circuit 41 de retour du liquide. Le circuit d'admission comporte une pompe 42, de préférence à faible débit. Des moyens 15' détectent la variation de température du liquide 10 d'immersion, en mesurant l'écart de température existant entre l'entrée et la sortie de la chambre d'immersion 9. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS : 1 - Appareil de mesure des pertes thermiques d'un doigt (4) d'une personne, -en vue d'explorer la micro-circulation sanguine de la main, caractérisé en ce qu'il comprend - une chambre (9) d'immersion au moins partielle du doigt dans un volume d'un liquide (10), - une chambre (14) de référence de température d'un liquide (10) identique à celui disposé dans la chambre d'immersion (9), - des moyens (22) de détermination du volume résiduel de liquide (10) contenu dans la chambre (9) après immersion du doigt (4), - des moyens (21) de calcul de la surface du doigt immergé, - des moyens (15, 15') de détection de la variation de température du liquide résiduel, - des moyens (23) de calcul des pertes thermiques du doigt (4) à partir de la variation de température du liquide résiduel. 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (21) calculent la surface du doigt immergé à partir du niveau d'un dispositif (11) de trop-plein du liquide et d'un sélecteur (18) du diamètre du doigt. 3 - Appareil selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens (22) déterminent le volume résiduel du liquide (10) à partir du volume de liquide déterminé par le dispositif (11) de trop-plein avant immersion et du volume du doigt immergé déterminé par le niveau du dispositif (11) de trop-plein et le diamètre du doigt affiché par le sélecteur (18). 4 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (23) de calcul des pertes thermiques du doigt (4) comportent des moyens (29) de pondération de la surface du doigt et du volume résiduel contenu dans la chambre d'immersion. 5 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (15) de détection sont constitués par des thermocouples disposés sur la paroi extérieure des chambres d'immersion et de référence. 6 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre d'immersion (9) et la chambre de référence (14) sont dissociées fluidiquement. 7 - Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que la chambre d'immersion (9) et la chambre de référence (14) sont concentriques. 8 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ceque la chambre d'immersion (9) et la chambre de référence (14) sont en liaison fluidique par un circuit (40) d'admission du liquide (10) dans la partie basse de la chambre d'immersion (9) et par un circuit (41) de retour, le circuit d'admission (40) étant équipé d'une pompe (42). 9 - Appareil selon la revendication 1, 6, 7 ou 8, caractérisé en ce que les chambres d'immersion (9) et de référence (14) sont disposées dans un matériau isolant (6). 10 - Appareil selon la revendication 1, 6, 7, 8 ou 9, caractérisé en ce que la chambre d'immersion (9) comporte un doigtier (17) de positionnement et de centrage du doigt (4) dans la chambre.