Brevet FR2625564A1 — publié le 19890707

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR DETERMINER LE TEMPS DE MODIFICATION DE L'ETAT PHYSIQUE D'UN MILIEU FLUIDE. La présente invention concerne un procédé pour déterminer le temps de modification de l'état physique d'un milieu fluide, et en particulier pour déterminer le temps de coagulation du sang, du genre dans lequel une bille ferromagnétique est placée dans le fond d'un godet contenant le fluide a étudier et entrai née dans un mouvement périodique sous l'effet d'un champ magnétique extérieur, et dans lequel on détecte les modifications des mouvements de cette bille dues à la modification de l'état physique. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Un tel procédé est décrit notamment dans le brevet européen n 90.192, selon lequel la bille ainsi entraînée se déplace librement sur le fond plat et horizontal du godet. Lorsqu'intervient la modification d'état physique du fluide qui est contenu dans ce dernier, et qui est ici du plasma sanguin additionné de réactifs, la bille se déplace sur une courbe dirigée vers l'intérieur à cause, semble-til, de l'accroissement de la résistance mécanique opposée par le contenu du godet, et on détecte son déplacement radial par des moyens bien connus en eux-memes. La précision des mesures ainsi réalisées laisse a désirer, parce que le déplacement radial d'une bille vers le centre d'un godet de très faibles dimensions est une grandeur physique qui est difficile à détecter et à évaluer de manière satisfaisante. En outre, la reproductibilité de telles mesures n'est pas bonne, à cause notamment de la com- plexité des phénomènes qui leur servent de base. Aussi, le but de la présente invention est de proposer un procédé pour mesurer le temps de modification de l'état physique d'un milieu fluide du genre spécifié ciavant qui pallie les inconvénients des dispositifs connus et, en particulier, qui permette des mesures dont la précision, la fiabilité et la reproductibilité soient supérieures h celles obtenues jusqu'alors avec des appareils de ce type. D'autre part, un objet de l'invention est un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé qui soit pratiquement automatique et dans lequel l'intervention humaine soit réduite au strict minimum, sans que son coût soit prohibitif pour autant. Le but ainsi défini, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints selon l'invention grace à un procédé du genre spécifié ci-avant qui est caractérisé par le fait que la bille ferromagnétique suit toujours le même trajet imposé au cours de chaque période et que l'on détecte les variations de l'amplitude et/ou de la fréquence de son mouvement. Lorsque le fluide à étudier subit une modification de sc- it physique qui augmente sa viscosité, et, par exemple, lorsqu'il se coagule s'il s'agit de plasma sanguin additionné de réactifs appropriés, la bille est freinée dans son mouvement, puis arrêtée, de sorte que l'amplitude de ses mouvements périodiques diminue brusquement. On détecte cette diminution d'amplitude, et ceci permet de déterminer le moment où la modification a lieu. On comprend que le fait que la bille suive, à chaque période,. n trajet imposé toujours identique permet une grande précision et une bonne reproductibilité des mesures, puisqu'il suffit de détecter les variations d'une période, et donc d'une fréquence électrique, ou d'une amplitude, et donc de la valeur d'un signal électrique, ce qui est une opération aisée pour les spécialistes en la matière. En outre, cette détection est, de toute évidence, plus facile et moins entachée d'erreurs que celle qui consiste à déterminer l'échappement vers le centre du godet d'une bille de très faibles dimensions. Avantageusement, le mouvement de la bille est un mouvement oscillatoire dans un plan vertical. Un tel déplacement de la bille dans un plan bien déterminé, et non plus, de manière quasi aléatoire, sur le fond plat d'un godet comme dans le brevet européen précité, augmente encore la précision des mesures. De préférence, la fréquence et/ou l'intensité du champ magnétique extérieur qui commande ce mouvement oscillatoire est réglable. La fréquence de ce champ est avantageusement voisine de la fréquence propre d'oscillation de la bille, et, quant à son intensité, son réglage permet de faire varier la force de l'agitation créée par cette bille dans le fluide à étudier. De préférence, la détermination du temps de modification de l'état physique évoquée ci-avant est associée à une mesure densitometrique. L'association de ces deux appareils dans une meme unité simplifie notablement un certain nombre d'opérations. Elle permet en outre de diminuer les coûts, du fait que l'on peut utiliser à deux fins différentes divers organes annexes, comme les dispositifs de régulation de la température, les alimentations et/ou une partie au moins des interfaces homme/machine, ces organes pouvant en outre être communs à plusieurs godets de mesure logés dans le méme appareil. En outre, cette association d'une mesure de densité optique et d'une détermination du temps de modification de l'état physique prend toute sa valeur si, selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de la présente invention, le faisceau lumineux utilisé pour la première de ces mesures rencontre la trajectoire de la bille spécifiée ci-avant et sert å la seconde. En effet, les oscillations de la bille se traduisent par des variations d'éclairement du détecteur densitométrique qui sont aisément utilisés pour déterminer l'amplitude de ces oscillations. Ainsi, le même faisceau lumineux et le même détecteur, qui est par exemple une photodiode, peuvent être utilisés aussi bien pour déterminer le temps de modification de l'état physique que pour mesurer la densité optique. En ce qui concerne le dispositif permettant la mise en oeuvre de la présente invention, le godet destiné à contenir la bille ferromagnétique spécifiée ci-avant comporte avantageusement une cavité plate dont le fond présente un chemin de roulement curviligne dont le point le plus bas est en son centre. On comprend qu'ainsi la bille, lorsqu'elle est abandonnée à elle-même depuis le point le plus haut de son chemin de roulement, accomplit sur ce dernier le mouvement oscillatoire de l'invention. Toutefois, ce mouvement s'amortit généralement assez vite à cause de la viscosité des fluides a étudier. Aussi, le dispositif selon l'invention comprend avantageusement deux pôles magnétiques qui sont placés de part et d'autre du chemin de roulement spécifié ci-avant, à l'extérieur du godet, et dont chacun est entouré par une bobine magnétique, ainsi que des moyens pour envoyer périodiquement et alternativement dans ces dernières un courant électrique de période et/ou d'intensité réglable. Mis à part sa fonction d'entretien du mouvement de la bille, cette disposition permet de régler la période et la force de ce mouvement, ce qui est avantageux, ainsi que cela a été dit plus haut. On notera en outre que, par rapport au dispositif du brevet européen précité, on supprime ici tout organe tournant, ce qui procure des avantages évidents. D'autre part, les pôles magnétiques spécifiés ciavant terminent avantageusement une carcasse magnétique en forme de U dont chaque branche est entourée par une bobine, de sorte que le circuit magnétique qui vient d'être décrit est fermé, ce qui rend minimales les fuites magnétiques. Selon une forme de réalisation avantageuse du dispositif selon l'invention, ce sont les variations d'amplitude des. oscillations de la bille que l'on détecte, et ce, de préférence, au moyen d'un faisceau lumineux qui traverse le godet où la bille se déplace, et dont l'occultation varie en fonction de la position de la bille. Il suffit alors de transformer les signaux optiques correspondant à cette occultation en des signaux électriques, au moyen d'une photodiode par exemple, pour détecter aisément les modifications du mouvement de la bille. De préférence, le godet selon l'invention présente, aux extrémités de son chemin de roulement, des faces planes, transparentes et sensiblement parallèles. Ceci permet de l'utiliser simultanément pour un densitomètre, le rayon lumineux qui vient frapper le détecteur -de ce dernier traversant alors aisément le godet, et ce, sans distorsions ni pertes. Mais, en ce qui concerne ce point, et selon une forme particulièrement avantageuse de l'invention, le chemin de roulement curviligne prévu pour la bille est placé dans le dispositif de telle manière que la trajectoire de cette dernière recoupe le faisceau lumineux du densitomètre, et le dispositif comprend des moyens pour traduire l'occultation de ce faisceau en un signal électrique. Ici, l'expression "recoupe" veut dire que la trajectoire de la bille n'est ni totalement extérieure, ni totalement intérieure au faisceau lumineux. Il en résulte que les mouvements oscillatoires de la bille se traduisent en des signaux électriques qui peuvent être aisément exploités pour déterminer la période des oscillations de la bille et, de ce fait, pour mesurer le temps de modification de l'état physique du fluide contenu dans le godet. De préférence, et pour augmenter la précision de la mesure, le chemin de roulement de la bille est disposé dans l'appareil de telle façon que cette dernière, lorsqu'elle se trouve au point le plus bas du chemin de roulement, est sensiblement tangente par son sommet au faisceau lumineux qui éclaire le détecteur du densitomètre. Le taux d'occultation de ce faisceau varie alors entre zéro et une valeur maximale atteinte lorsque la bille se trouve en l'un des points les plus hauts du chemin de roulement, une valeur maximale de 20'S étant largement suffisante pour obtenir une excellente précision. La description qui va suivre, et qui ne présente aucun caractère limitatif, permettra de bien comprendre comment la présente invention doit etre mise en pratique. Elle doit être lue en regard des dessins annexés, parmi lesquels: - La figure 1 représente une vue en coupe verticale schématique d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procé dé selon ; présente invention ; et figure 2 montre une vue en coupe prise selon la ligne I1-1I de l'objet de la figure 1. Dans ce qui va suivre, on décrira l'appareil selon l'invention et son mode de fonctionnement dans le cas où il s'agit de déterminer- le temps de coagulation d'un plasma sanguin additionné des réactifs usuels. Toutefois, il est bien clair que cet appareil peut être utilisé à d'autres fins, mo -nt, le cas échéant, diverses modifications qui sont à la portee des spécialistes en la matière. Le coagulomètre représenté sur les figures comprend un godet transparent 1 de forme générale parallélépipédique qui peut être réalisé en une matière plastique adéquate, qui renferme une bille ferromagnétique 2 et qui est destiné a recevoir le plasma à étudier additionné des réactifs habituels. Plus précisément, le godet 1 comporte une cavité plate 3 qui est allongée dans le sens transversal du dispositif et dont le fond présente un chemin de roulement 4 pour la bille 2. Le chemin de roulement 4 s'étend dans le plan de symétrie vertical du godet 1 dans le sens transversal de ce dernier son profil est un cercle de rayon R qui est centré pour 1 de symétrie vertical du godet 1 de sorte que son point le plus bas est situé sur cet axe. Il en résulte que la bille 2, lorsqu'elle est abandonnée à elle-même depuis le point le plus haut du chemin de roulement 4 accomplit sur ce dernier un mouvement pendulaire de période T qui dépend du rayon de courbure R du chemin de roulement 4. Enfin, le diamètre de la bille 2 est légèrement inférieur à la largeur de la cavité 3 et le chemin de roulement 4 est constitué par une rainure 5 ménagée dans le fond du godet 1. De part et d'autre du chemin de roulement 4 sont placés a l'extérieur du godet 1 deux pôles magnétiques 6a et 6b qui terminent une carcasse magnétique 7 e- forme de TJ dont chaque branche est entourée par une bobine 8a, 8b. Le densitomètre optique qui est associé à ce coagu lomètre n'a pas été représenté de manière détaillée ; il comprend, de part et d'autre du godet 1, une diode émettrice électroluminescente 9 et une photodiode réceptrice 1C devant laquelle est placé un filtre optique passe-bande 11. Le faisceau lumineux correspondant 12 s'étend de manière à être sensiblement tangent à la bille 2 lorsque cette dernière se trouve au point le plus bas de son chemin de roulement 4. Selon une forme de réalisation particulière donnée à titre non limitatif, la diode électroluminescente 9, dont l'intensité lumineuse maximale se situe vers 480 nm, est alimentée à partir d'un microprocesseur par un courant régulé et haché à quelques kilohertz, et ce, à travers 1 filtre 11 qui transmet la lumière jusqu'a 500 nm environ. Cette diode 9 éclaire la photodiode 10 avec laquelle elle est placée en ligne, de façon que le faisceau lumineux traverse le plasma et le godet 1. Les informations fournies par la photodiode 10 sont transmises au microprocesseur précité à travers un filtre qui permet de ne retenir que le signal haché émis par la source 9. D'autre.part, ainsi que cela a été dit plus haut, le godet 1 est de préférence disposé dans l'appareil de telle manière que le faisceau lumineux 12 du densitomètre soit sensiblement tangent à la bille 2 lorsqu'elle se trouve au point le plus bas du chemin de roulement 4. Le mode de fonctionnement de ce dispositif est le suivant. On commence par verser dans le godet 1 le plasma à étudier additionné des réactifs usuels, et ce, jusqu'a un niveau tel qu'il recoupe le faisceau lumineux 12. On envoie par ailleurs alternativement dans les bobines 8a et 8b un courant tel que la bille 2 accomplisse sur son chemin de roulement 4 un mouvement pendulaire de période T voisine de sa période propre d'oscillation. Lorsque le sang se coagule, l'amplitude de ses oscillations diminue brutalement et la détermination du moment où ce phénomène se produit permet celle du temps de coagulation. Quant à la détermination du moment où le mouvement périodique de la bille 2 s'arrête, on se rappelle que le faisceau lumineux 12 du densitomètre est sensiblement tangent à cette bille lorsqu'elle se trouve au point le plus bas de son chemin de roulement 4. Il en résulte qu'elle occulte partiellement le faisceau 12 lorsqu'elle s'en écarte, l'occultation maximale ayant lieu bien entendu lorsque la bille 2 atteint son point le plus haut où elle est représentée en traits interrompus en 2'. Il suffit que 20% de la surface du faisceau 12 soit occultée lorsque la bille 2 est en son point le plus haut pour que l'on obtienne une excellente précision pour les mesures. On comprend qu'il suffit d'interposer à la sortie de la photodiode réceptrice 10 un circuit électronique approprié pour détecter l'arrêt de la bille 2 lors de la coagulation du plasma contenu dans le godet 1. Un tel circuit est à la portée des spécialistes en la matière, et il ne sera pas décrit ici de manière détaillée. Sans sortir du cadre de la présente invention, il serait possible d'apporter diverses modifications au mode de réalisation qui vient d'être décrit. C'est ainsi, par exemple, que l'on pourrait utiliser un capteur inductif, capacitif ou opto-électronique au lieu de faire appel au détecteur du densitométre. - REVENDICATiONS 1. Procédé pour déterminer le temps de modification de l'état physique d'un milieu fluide, et en particulier pour déterminer le temps de coagulation du sang, du genre dans lequel une bille ferromagnétique est placée dans le fond d'un godet contenant le fluide à étudier et entraînée dans un mouvement périodique sous l'effet d'un champ magnétique extérieur, et dans lequel on détecte les modifications des mouvements de cette bille dues à la modification de l'état physique, caractérisé par le fait que ladite bille suit toujours le même trajet imposé au cours de chaque période et que l'on détecte les variations de l'amplitude et/ou de la fréquence de son mouvement. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le mouvement de ladite bille est un mouvement oscillatoire dans un plan vertical. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la période et/ou l'intensité dudit champ magnétique extérieur est réglable. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la fréquence d'excitation dudit champ magnétique extérieur est voisine de la fréquence propre du mouvement oscillatoire de ladite bille. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, caractérisé par le fait que la détermination du temps de modification de l'état physique est associée à une mesure densitométrique. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le faisceau lumineux utilisé pour ladite mesure densitométrique rencontre la trajectoire de ladite bille et sert à la détermination du temps de modification de l'état physique. 7. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que ledit godet (1) comporte une cavité plate (3) dont le fond présente un chemin de roulement curviligne (4) pour ladite bille (2), chemin dont le point le plus bas est en son centre. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il comprend deux pôles magnétiques (6a, 65) qui sont placés de part et d'autre dudit chemin de roulement , a l'extérieur dudit godet (1), - et dont chacun est entouré par une bobine magnétique (8a, 8b), ainsi que des moyens pour envoyer périodiquement et alternativement dans ces dernières un courant électrique de période et/ou d'intensité réglable. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que lesdits pôles magnétiques (6a, 6b) terminent une carcasse magnétique (7) en forme de U dont chaque branche est entourée par l'une desdites bobines 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens pour détecter les variations d'amplitude des oscillations de ladite bille (2). 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour détecter les variations d'amplitude des oscillations de ladite bille (2) comprennent un faisceau lumineux (12) dont l'occultation varie en fonction de la position de la bille (2), des moyens pour transformer cette occultation en signaux électriques, et des moyens pour exploiter ces derniers. i2. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé par le fait que ledit godet (1) présente, aux extrémités de son chemin de roulement (4), des faces planes, transparentee et sensiblement parallèles entre elles qui sont traversées par ledit faisceau lumineux (12). 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 a 12, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un densitomètre. 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé par le fait que ledit chemin de roulement (4) est placé de telle manière que la trajectoire de ladite bille (2) recoupe le faisceau lumineux dudit densitomètre, et qu'il com- prend des moyens pour traduire l'occultation de ce faisceau en un signal électrique. 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 13 et 14, caractérisé par le fait que ledit godet (1) est disposé de telle façon que ladite bille (2), lorsqu'elle se trouve au point le plus bas de son chemin de roulement (4), est sensiblement tangente par son sommet au faisceau lumineux qui éclaire le détecteur (10) du densitomètre.