Brevet FR2664981A1 — publié le 19920124

- DISPOSITIF DE DETECTION DU CHANGEMENT DE VISCOSITE D'UN ELECTROLYTE LIOUIDE PAR EFFET DE DEPOLARISATION. La présente invention concerne un dispositif de détection du changement de viscosité d'un fluide ayant les proprié- tés d'un électrolyte. Plus particulièrement, il est destiné à la mesure du temps de coagulation d'une dose de sang mise en contact avec un réactif approprié. Bon nombre de solutions ont été proposées pour mesurer la vitesse de coagulation du sang comme, par exemple, par introduction d'une bille ferromagnétique dans le fond d'un godet contenant le fluide à contrôler, et que l'on entraîne 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 dudit fluide. Ces dispositifs nécessitent l'utilisation d'un sang cen- trifugé ou plasma introduit en quantité notable dans un godet En outre, les réactifs utilisés sont lyophilisés et doivent être reconstitués au moyen d'eau distillée au moment de leur usage. 2 - Le but de la présente invention est de s'affranchir de cet inconvénient en proposant un dispositif à usage sim- plifié permettant, d'une part, une utilisation ambula- toire, à l'usage personnel de malades sous surveillance, devant effectuer des tests fréquents, et cela, sans mise en oeuvre de matériels compliqués, encombrants et néces- sitant, après usage, une stérilisation, d'autre part, permettant la réalisation de tests intégrés pouvant contribuer à l'automatisation totale de la conduite des analyses: (sans reconstitution de réactif, sans problème de conservation, etc). A cet effet, l'invention repose sur l'effet de dépolari- sation des électrodes dans une cellule électrochimique qui résulte de l'agitation de l'électrolyte. Cet effet a été constaté par le Déposant, en relevant que la tension aux bornes d'une telle cellule lorsqu'elle débite, commence par suivre une loi d'évolution caracté- ristique du phénomène de polarisation pour marquer ensuite un palier qui signifie que l'agitation de l'électrolyte a eu un effet dépolarisant. Le Déposant a ensuite constaté qu'en utilisant comme électrolyte, du sang ou du plasma mis en présence avec un réactif qui en provoque la coagulation au bout d'un cer- tain temps, le palier était lui-même suivi d'une reprise de la loi normale d'évolution de la courbe de polarisa- tion. Des essais ont montré que le passage du palier à la reprise de la loi normale était critique et coïncidait avec l'instant de coagulation, tel qu'il a pu être déter- miné par une méthode traditionnelle. Le phénomène sera le même chaque fois qu'un électrolyte liquide subira une variation critique de sa viscosité qui aura pour effet de faire cesser son agitation. 3 - D'autre part, l'une des difficultés des mesures chronomé- triques est de pouvoir détecter l'instant zéro quand le plasma ou le sang est mis en contact avec le réactif Ce dispositif le donne d'emblée puisque dès que l'électrolyte est introduit, la pile alors constituée débite du courant qui indique très précisément le temps t = 0. L'invention a donc pour objet un dispositif de détection du changement de viscosité d'un fluide ayant les proprié- tés d'un électrolyte se caractérisant en ce qu'il com- porte: un réceptacle électriquement isolant muni de deux électrodes (deux métaux différents (exemple: cuivre et aluminium présentant un couple électrochimique exploi- table)); des moyens d' engendrer un champ vibratoire à l'intérieur du réceptacle et des moyens de détecter la variation du potentiel des électrodes qui se produit au bout d'un certain temps après l'introduction du fluide dans le réceptacle, lorsqu'intervient ledit changement. Un tel dispositif destiné à la mesure du temps de coagu- lation d'une dose de sang, mise en contact avec un réac- tif approprié, se caractérise également en ce que ledit réactif est déposé sous la forme d'une couche uniforme sur des surfaces baignées par l'électrolyte (constitué par exemple par du sang ou du plasma). Selon une autre caractéristique de l'invention, un ensemble jetable destiné à être utilisé comme élément de l'appareil comporte un réceptacle en matière plastique et deux électrodes, agencé pour coopérer de manière amovible avec les moyens d'engendrer un champ vibratoire et les moyens de détecter la variation du potentiel des élec- trodes, débitant sur une résistance électrique détermi- née. 4 - Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispo- sitif comporte un support plan isolant sur lequel sont imprimés deux circuits électriques constituant les élec- trodes conductrices, celles-ci étant interdigitées pour former entre elles un espace isolant servant de récep- tacle à une goutte de sang. L'invention sera encore illustrée sans être aucunement limitée par la description qui va suivre faite en regard des dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue schématique en coupe d'un dispositif de mesure de la vitesse de coagulation du sang selon l'invention; La figure 2 est une courbe illustrant le phéno- mène mis en oeuvre par l'invention; La figure 3 est une vue schématique d'une réalisation particulière des électrodes d'un dispositif selon l'invention. Le dispositif représenté sur la figure 1 est constitué essentiellement d'une cellule électrochimique tubulaire 1 fermée à sa partie inférieure par un fond 2 La cellule 1, réalisée en un matériau isolant, supporte une anode 5 et une cathode 6 fixées sur le fond 2, grâce à deux écrous 3 en prise avec des extrémités filetées 5 a, 6 a solidaires des électrodes 5, 6 Des moyens de traversée étanches (non représentés) du fond 2 sont prévus. Cette cellule constitue un générateur d'électricité lorsqu'on introduit un électrolyte qui sera ici constitué par le sang dont on veut mesurer le temps de coagulation. Les électrodes 5, 6 sont reliées électriquement aux bornes 8 et 9 d'une résistance consommatrice 10 par l'intermédiaire d'un ampèremètre 11 disposé en série avec - la résistance 10 par un circuit de fils conducteurs 12, 13, 14 Les électrodes 5, 6 sont, par ailleurs, reliées à un voltmètre enregistreur 15 disposé en dérivation par les fils 19, 20 sur les extrémités 5 a, 6-a des électrodes 5, 6 constituant ainsi des bornes de raccordement sur lesquelles se vissent deux contre-écrous 16 enserrant deux cosses métalliques 17, 18 disposées aux extrémités respectivement des fils 14, 19 et des fils 12, 20. Un réactif 22 destiné à provoquer la coagulation est déposé sur la paroi latérale de la cellule 1 avec une densité surfacique constante De préférence, le réactif est mélangé à un gel que l'on fait ensuite sécher Ceci facilite son étalement sur les supports concernés. Ainsi réalisé, le dispositif constitue un ensemble jetable destiné à être utilisé comme élément de l'appareil. Un générateur de vibrations 21 est couplé par exemple au fond 2 de la cellule 1. Ces vibrations peuvent être engendrées par un générateur piézo- électrique de vibrations acoustiques ayant une fréquence de l'ordre de quelques centaines de Hertz ou bien elles peuvent être également engendrées par une table vibrante sur laquelle est posé le réceptacle 1. L'appareil fonctionne de la manière suivante Lors de l'introduction du sang, la cellule commence à débiter dans la résistance 10 et simultanément, le géné- rateur de vibrations 21 est mis en service pour provoquer l'agitation du sang. Simultanément, on relève l'évolution de la tension aux bornes 5 a, 6-a de la cellule 1 pendant un temps allant de l'introduction du sang 7, fermant le circuit et initiali- 6 - sant le début de la mesure, jusqu'au moment o la chute de tension, artificiellement freinée, ne reprenne sa courbe normale de polarisation, temps correspondant à celui du changement d'état du sang, en fait à sa coagula- tion. La courbe de la figure 2 illustre parfaitement le phéno- mène du freinage de la polarisation lorsque le sang 7 est soumis à vibrations. La courbe fictive A montre une courbe connue de polarisa- tion, alors que la courbe B montre la courbe obtenue concrètement lorsqu'intervient un phénomène vibratoire. Dans les deux cas, il s'agit de mesurer l'évolution d'une tension U en fonction d'un temps t. Le début de polarisation correspond au point O d'introduction du sang 7 dans la cellule 1 de l'appareil et cela à un temps to La comparaison des courbes A et B montre nettement le freinage de la polarisation (courbe B) lorsque le sang est soumis à vibrations et cela jusqu'au point 02 correspondant au point tl à partir duquel, le sang 7 étant entièrement coagulé, la courbe B de polarisation reprend son cours normal. Le temps T, égal à l'écart entre to et tl, correspond au temps de coagulation du sang à contrôler. L'opérateur peut relever directement ce temps sur l'enregistrement. A titre de variation, il peut être mesuré par des dispo- sitifs de traitement de signal associés à un moyen de comptage électronique, qui ne sera pas décrit ici. Un avantage essentiel réside dans le fait que le temps mesuré est indépendant du volume de liquide. 7 - L'exemple de réalisation représenté à la figure 3 répond au même principe ci-dessus décrit; il ne diffère du pré- cédent mode de réalisation qu'en ce qu'il est constitué d'électrodes positive et négative 30, 31 conductrices, obtenues par photo- impression sur un support plan isolant 32 Les circuits imprimés constituant les électrodes 30, 31 sont interdigités et forment entre eux un espace iso- lant 33 Une telle disposition permet non seulement une longueur de circuit développée importante dans une petite surface donnée mais permet également de s'affranchir du volume de sang à mettre en oeuvre, une simple goutte suf- fisant à couvrir au moins une partie des circuits ainsi formés Comme précédemment, c'est le contact du sang entre les deux électrodes 30, 31 qui initialise la mesure. Egalement, le réactif (non représenté dans cet exemple), est déposé au moins sur l'une des électrodes 30, 31, mais pour une meilleure homogénéité de la coagulation, il est déposé sur les deux. 8 - Avantageusement, le circuit imprimé est obtenu sur le fond de la cellule 1 tel que décrit précédemment, le dispositif de raccordement et de mesure électrique étant inchangé. 9 - Revendications 1 Dispositif de détection du changement de viscosité d'un fluide ayant les propriétés d'un électro- lyte, caractérisé en ce qu'il comporte: un réceptacle électri- quement isolant ( 1) muni de deux électrodes de nature métallique différente ( 5, 6); des moyens ( 21) d'engendrer un champ vibratoire à l'intérieur du récep- tacle et des moyens ( 11 et/ou 15) de détecter la varia- tion du courant entre les électrodes qui se produit au bout d'un certain temps après l'introduction du fluide dans le réceptacle ( 1), lorsqu'intervient ledit change- ment. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de détection compor- tent un circuit fermé reliant les électrodes ( 5, 6) à une résistance ( 10) pour provoquer une polarisation de celles-ci et des moyens ( 11, 15) de mesurer la variation du courant entre les électrodes ( 5, 6), fonction du chan- gement de viscosité. 3 Dispositif selon la revendication 1 destiné à la mesure du temps de coagulation d'une dose de sang ( 7) mise en contact avec un réactif approprié ( 22), caractérisé en ce que ledit réactif ( 22) est déposé sous la forme d'une couche uniforme sur des surfaces baignées par l'électrolyte; on peut aussi admettre plusieurs couches superposées (polyréactif). 4 Dispositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure ( 11, 15) de la variation de tension comportent des moyens de déterminer l'instant d'établissement de courant entre les électrodes lors de l'introduction du sang dans le récep- tacle et l'instant o le courant subit une variation significative caractéristique de la coagulation. - Ensemble jetable destiné à être utilisé comme élément de l'appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un réceptacle en matière plastique ( 1) et deux électrodes ( 5, 6), agencé pour coopérer de manière amovible avec les moyens ( 21) d'engendrer un champ vibratoire et les moyens ( 11, 15) de détecter la variation de courant entre les électrodes ( 5, 6). 6 Appareil selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'il comprend un support plan isolant ( 32) sur lequel sont imprimés deux circuits électriques constituant les électrodes conductrices ( 30, 31), celles- ci étant interdigitées pour former entre elles un espace isolant servant de réceptacle à une goutte de sang. 7 Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'au moins l'une des faces des cir- cuits imprimés constituant les électrodes ( 30, 31) constitue un support au réactif ou aux réactifs. 8 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'engendrer un champ vibratoire sont constitués par un générateur piézo-élec- trique de vibrations acoustiques ayant une fréquence de l'ordre de quelques centaines de Hertz. 9 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'engendrer un champ vibratoire sont constitués par une table vibrante sur laquelle est posé le réceptacle.