Brevet FR2828642A1 — publié le 20030221

DISPOSITIF DE DÉTERMINATION DE LA VALEUR D'AU MOINS UN PARAMÈTRE PHYSIQUE ET/OU DE DOSAGE D'AU MOINS UN COMPOSÉ DANS UN ÊTRE VIVANT. La présente invention concernant un dispositif de détermination de la valeur d'au moins un paramètre physique et/ou de dosage d'au moins un composé dans un être vivant, comportant au moins un capteur pour déterminer ladite valeur et/ou ledit dosage, disposé dans une capsule. Il existe actuellement peu de dispositifs permettant de mesurer un paramètre du corps humain de façon directe. Ceux qui existent sont très spécifiques à l'application pour laquelle ils sont conçus et ne peuvent pas être adaptés à d'autres applications. À titre d'exemple, il existe des sondes qui permette de mesurer le débit d'un liquide, par exemple le sang, par effet Doppler. Une telle sonde ne permet pas de mesurer un paramètre dans un milieu non liquide. En outre, la sonde envoie de façon continue ou intermittente, les valeurs qu'elle mesure. Il est donc nécessaire de disposer en continu, d'un lecteur à proximité de la sonde. Il n'est pas possible d'équiper un patient avec un tel dispositif et de mémoriser des mesures pendant une longue période. De tels dispositifs ont donc des domaines d'application limités et le résultat d'une mesure doit être utilisé de façon directe et immédiate par une personne responsable. La présente invention se propose de pallier les inconvénients des dispositifs existants en réalisant une gamme d'appareils qui puissent être utilisés pour mesurer de nombreux paramètres différents, et qui puissent être utilisés dans différentes applications. Ces buts sont atteints par un dispositif tel que défini en préambule et caractérisé en ce que ladite capsule comporte des moyens de traitement des signaux provenant dudit capteur. Selon un mode de réalisation préféré, les moyens de traitement comportent au moins un conditionneur et au moins un microcontrôleur. Le dispositif comporte avantageusement au moins une mémoire agencée pour mémoriser les signaux provenant du capteur et un dispositif de gestion de la communication entre le ledit dispositif et un lecteur externe. Cette mémoire peut avantageusement être une mémoire non volatile. Le dispositif de gestion de la communication comporte de préférence un transducteur. Selon un mode de réalisation préféré, le transducteur est une sonotrode. Ce transducteur peut être intégré dans la capsule ou être solidaire de la capsule, à l'extérieur de celle-ci. Cette capsule peut comporter une zone vibrante disposée à proximité du transducteur. Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, le dispositif comporte au moins deux capteurs. Au moins l'un des capteurs est de préférence un capteur de pression. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, le microcontrôleur comporte des moyens pour discriminer des signaux provenant de l'être vivant dans lequel il est implanté, de signaux créés artificiellement depuis l'extérieur. Selon une variante, le dispositif est formé d'au moins deux modules, l'un des modules comportant ledit capteur ou ledit transducteur. La capsule peut avantageusement comporter des moyens d'accrochage d'un fil. Le dispositif peut comporter des contacts accessibles depuis l'extérieur de la capsule. Dans le mode de réalisation dans lequel la capsule est formée de plusieurs modules, chaque module comporte des contacts associés à des contacts similaires du module adjacent et des moyens de fixation au module adjacent. Le dispositif peut avantageusement comporter une alimentation en énergie électrique. Celle-ci peut comporter au moins une bobine agencée pour fournir de l'énergie électrique par induction. Selon une forme de réalisation particulière, la capsule comporte des trous agencés pour mettre en contact le capteur avec le milieu dans lequel il est placé. Selon une autre forme de réalisation, le capteur est fixé à l'extérieur de la capsule. La présente invention et ses avantages seront mieux compris en référence à la description des différents modes de réalisation et aux dessins annexés, dans lesquels : . la figure 1 est un schéma de principe d'une première forme de réalisation du dispositif selon l'invention ; . la figure 2 illustre le fonctionnement d'un deuxième mode de réalisation de l'invention ; * ta figure 3 représente le dispositif de l'invention en coupe selon une première variante ; et * ! a figure 4 est une vue en coupe d'une deuxième variante du dispositif. En référence à la figure 1, le dispositif 10 selon l'invention comporte un capteur 11 agencé pour mesurer un paramètre déterminé, des moyens 12 de traitement des signaux provenant du capteur 11, une mémoire 13 et des moyens 14 d'alimentation en énergie. Le capteur 11 est adapté à l'application du dispositif. Il est agencé pour mesurer un ou plusieurs paramètres déterminés et transformer les valeurs mesurées en signaux électriques représentatifs de ces valeurs. À titre d'exemple, il est possible de mesurer une pression, une contrainte, une température, un rythme cardiaque ou la présence d'éléments chimiques particuliers notamment. Les moyens de traitement 12 sont formés essentiellement d'un conditionneur 15 et d'un microcontrôleur 16. Le conditionneur reçoit comme signal d'entrée, les signaux provenant du capteur. Ceux-ci sont mis en forme, c'est-à-dire notamment amplifiés et filtrés de façon à les rendre utilisable par le microcontrôleur 16. Ce dernier traite le signal provenant du conditionneur 15 de façon à générer un signal qui contienne sous forme codée, l'information provenant du capteur 11. Le microcontrôleur 16 peut être conçu pour traiter des signaux numériques et/ou analogique. Le conditionneur 15 et le microcontrôleur 16 peuvent être réalisés sur un même support. Le signal contenant les informations est introduit dans la mémoire 13 de façon à pouvoir être utilisé après la mesure. La mémoire peut-être du type EEPROM, ce qui permet de mémoriser plusieurs dizaines de milliers de mesures, tout en offrant la possibilité d'effacer le contenu ou de le garder en mémoire plusieurs années. Les moyens d'alimentation 14 en énergie peuvent être formés d'une pile, d'une batterie ou d'une supercapacité. Ils peuvent également être formés d'une bobine qui peut alimenter l'ensemble de l'électronique par induction. Cette dernière variante est intéressante lorsqu'un apport important ou régulier d'énergie est nécessaire. Dans ce cas, il n'est peut-être pas possible d'intégrer une source contenant suffisamment d'énergie dans le volume disponible. Le fait de pouvoir recharger la capsule en énergie, à distance et sans contact, permet de résoudre ce problème. De façon générale, les composants électroniques sont choisis de façon à avoir à une consommation particulièrement faible puisque le volume disponible dans le dispositif pour stocker l'énergie est très faible. Il existe également des façons d'économiser l'énergie disponible, notamment en mettant l'électronique en veille lorsque cela est possible. En particulier, il est possible d'alimenter le capteur uniquement lorsque que des mesures sont effectuées, par exemple toutes les secondes pendant 1/10 de secondes, et d'alimenter le transducteur uniquement lorsqu'il transmet des signaux. Il est également possible d'utiliser ce mode d'alimentation aussi longtemps que les valeurs mesurées restent dans une plage prédéfinie et d'alimenter le dispositif en continu ou avec une fréquence supérieure lorsque la valeur mesurée sort de cette plage. Dans le mode de réalisation illustrée par la figure 2, les composants mentionnés en référence à la figure 1 sont également présents. Dans ce deuxième mode de réalisation, le dispositif 10 comporte en outre un deuxième capteur 11'et des moyens 17 de communication des signaux. Les moyens de communication sont formés d'un dispositif 18 de gestion de la communication et d'un transducteur 19. Le dispositif de gestion 18 de la communication permet de déterminer tous les paramètres de communication, en particulier la fréquence et la durée d'émission, le nombre de mesures transmises, des paramètres de sensibilité, le choix d'un capteur si le dispositif en contient plusieurs, un ordre de stocker des informations ou une fréquence de mémorisation notamment. Le transducteur 19 transforme les signaux électriques du microcontrôleur 16 en signaux pouvant être transmis sans contact, et en particulier en ultrasons. Ces ultrasons sont modulés de façon à transmettre les informations provenant du capteur 11 sous une forme qui soit utilisables par un lecteur 20 approprié. Dans le mode de réalisation illustrée par la figure 2, il est possible de commander l'ensemble du dispositif à distance, sans contact. À cet effet, un signal du type de celui utilisé par le capteur 11 peut être généré de façon codée. Ce signal peut être détecté par le capteur et interprété par les moyens 12 de traitement des signaux comme une commande du dispositif. Ces commandes peuvent par exemple être un enclenchement ou un déclenchement des mesures, la modification d'une fréquence de transmission ou toute autre commande intéressante pour l'application donnée. Les figures 3 et 4 illustrent un mode de réalisation concret de l'invention. L'ensemble des composants décrits en référence aux figures 1 et 2 est disposé dans une capsule 21. Cette capsule peut être en titane par exemple. Dans ce cas, elle est bio-compatible et peut être introduite dans le corps humain. En fonction de l'application, elle peut également être réalisée en d'autres matériaux. Dans l'exemple illustré par la figure 3, le capteur 11 est un capteur de pression. La capsule est pourvue de trous 22 qui permettent au capteur de mesurer des pressions ou des variations de pression. Ce capteur joue également le rôle d'élément d'étanchéité de façon à isoler le milieu extérieur de l'intérieur de la capsule. La capsule comporte une zone de faible épaisseur qui forme une zone résonnante 23 qui peut être assimilée à une membrane vibrante. Le transducteur 19 est disposé dans la capsule de telle façon que la partie produisant les vibrations de ce transducteur soit en contact avec cette zone. La forme du transducteur et de la zone résonnante permet de définir une zone de propagation d'ondes ultrasoniques qui peut être plus ou moins grande en fonction de l'application. Dans l'exemple illustré par la figure 3, la capsule comporte un élément d'accrochage 24 auquel peut être fixé par exemple un fil. Celui-ci permet de retirer la capsule lorsque son utilisation n'est plus nécessaire. Il est également possible de prévoir des contacts 25 en périphérie de la capsule pour transmettre les valeurs mesurées à l'aide d'un câble de connexion conventionnel (non représentée) lorsque cette capsule est retirée du corps du patient. Dans le mode de réalisation illustrée par la figure 4, le dispositif est formé de plusieurs modules distincts. Un premier module 26 comprend le capteur ainsi qu'une connexion électrique 27 qui le relie à des bornes accessibles depuis l'extérieur du module. Le deuxième module 28 comprend le transducteur 19 et une connexion électrique 29 similaire à la connexion 27 du premier module 26. Le troisième module 30 est placé entre les deux premiers et contient les autres composants du dispositif ainsi qu'une connexion électrique à chaque extrémité. Chacun des modules comporte des moyens de fixation (non représentés) du module adjacent, réalisés par exemple sous la forme d'une fixation à baïonnette. Ce type de fixation permet un positionnement précis des éléments les uns par rapport aux autres, ce qui permet d'établir une connexion électrique et de transmettre des signaux entre les différents modules. Ce mode de réalisation est particulièrement intéressant par le fait qu'il est possible d'ajouter ou de retirer facilement le transducteur 19 et de changer de type de capteur sans changer la totalité du dispositif. Il est également possible d'inclure dans le premier module 26, un dispositif 31 de pré-traitement des signaux de telle façon que, quel que soit le capteur utilisé, le signal de sortie du premier module est utilisable par un même microcontrôleur, qui peut être intégré dans le troisième module 30. Le fonctionnement du dispositif de l'invention est décrit ci-dessous en référence à deux exemples d'utilisation. Dans le premier exemple, schématisé par les figures 1 et 3, on mesure la pression à l'intérieur du corps humain et en particulier dans le rectum. Une telle mesure peut se révéler utile lors d'accouchements. À cet effet, la capsule 21 est fixée à un fil, puis introduite dans le rectum. La pression est mesurée par le capteur de pression 11, par exemple toutes les 30 secondes. Les signaux sortant du capteur, qui sont représentatifs des valeurs de la pression mesurée, sont introduits dans les moyens 12 de traitement des signaux. Les valeurs sont d'une part mémorisées dans la mémoire 13. D'autre part, elles peuvent également être transmises à l'aide du transducteur 19. Pour ceci, les valeurs mesurées sont transformées en signaux codés qui sont envoyés sous forme d'ondes ultrasoniques par le transducteur à travers les tissus du patient. Pour permettre une bonne transmission tout en maximisant l'intensité des ondes transmises et en minimisant la consommation d'énergie, il est important d'assurer un couplage optimal entre le transducteur et la capsule. Les ondes sont reçues par un lecteur 20 approprié qui décode les signaux de façon à en extraire les informations pertinentes. Ces informations peuvent alors être visualisées sur un affichage ou être traitées dans un dispositif de traitement tel qu'un ordinateur. Le lecteur peut également être associé à un dispositif d'alerte qui émet un signal lorsque la valeur mesurée du paramètre dépasse une certaine valeur de seuil. Dans le cas d'un accouchement, le dépassement d'une pression de seuil implique qu'il est nécessaire d'intervenir pour éviter des problèmes physiologiques. Lorsque les mesures sont terminées, le dispositif 10 peut être retiré du patient grâce au fil. Un autre mode d'utilisation est décrit en référence à la figure 2. Dans ce mode de réalisation, l'un des capteurs 11'est par exemple un capteur chimique qui détecte la présence ou l'absence d'un composé particulier. Il comporte également un capteur de pression 11 similaire à celui de la figure 1. Lorsque le dispositif est utilisé, le capteur 11'peut par exemple prendre une mesure tous les quarts d'heure. Un signal représentatif du résultat de la mesure est transmis par le transducteur 19 à un lecteur 20 disposé à l'extérieur du patient. Ce signal peut indiquer la présence ou l'absence du composé recherché ou le taux de ce composé par exemple. Le capteur de pression 11 est agencé pour recevoir des ondes de pression provenant de l'extérieur. Ces ondes peuvent être générées par le lecteur 20 et comporte des informations sous forme codée. Ces ondes peuvent être du type de celles utilisées lors d'échographies par exemple. Les signaux détectés par le capteur de pression 11 sont introduits dans le microcontrôleur 16 qui en extrait les informations pertinentes. Ce mode de réalisation permet par exemple de modifier la fréquence des mesures, un niveau de sensibilité, l'effacement d'une zone de la mémoire, un seuil de sensibilité ou d'autres paramètres. Dans ce mode de réalisation, les informations peuvent être transmises à un lecteur disposé à l'extérieur du corps humain, mais elles peuvent également être transmises à un dispositif placé dans le corps humain ou en contact avec celuici. Ce dispositif peut être un actuateur tel qu'une pince par exemple, qui peut prélever un tissu. Il peut également ouvrir un réservoir de produits tels qu'un médicament, un anesthésiant ou autre. Cet actuateur peut également être agencé pour déclencher l'enregistrement de photographies par exemple. Il est ainsi possible de créer un réseau de dispositifs qui communiquent entre eux et avec un ou plusieurs lecteurs disposés en dehors du corps humain. Cette invention présente de nombreux avantages par rapport aux dispositifs de l'art antérieur. En effet, au vu de ses dimensions réduites, généralement inférieure à 10 mm de longueur et 4 mm de diamètre, la capsule peut être introduite relativement facilement dans le corps d'un patient, de façon permanente ou temporaire. Les mesures peuvent être mémorisées et/ou envoyées à un lecteur distant. Il est également possible de transmettre des commandes depuis l'extérieur vers le dispositif, ce qui permet de faire évoluer les mesures en fonction des besoins. Selon le capteur, de nombreux paramètres peuvent être mesurés, ce qui permet une grande variété d'application. Il est ainsi possible de connaître la valeur, en temps réel, de paramètres qu'il peut être particulièrement utile de connaître, mais qui n'ont actuellement jamais pu être mesurés. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits, mais s'étend à toute variante évidente pour l'homme du métier. En particulier, dans les modes de réalisation représentés, un ou deux capteurs ont été utilisés. Il est bien entendu possible d'utiliser d'autres capteurs pour autant que le dispositif comporte suffisamment de place disponible. En ce qui concerne la version modulaire telle que décrite en référence à la figure 4, il est également possible d'ajouter différents modules contenant différent capteurs de mesure. Revendications 1. Dispositif de détermination de la valeur d'au moins un paramètre physique et/ou de dosage d'au moins un composé dans un être vivant, comportant au moins un capteur pour déterminer ladite valeur et/ou ledit dosage, disposé dans une capsule, caractérisé en ce que ladite capsule (21) comporte des moyens (12) de traitement des signaux provenant dudit capteur (11). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de traitement (12) comportent au moins un conditionneur (15) et au moins un microcontrôleur (16). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une mémoire (13) agencée pour mémoriser les signaux provenant du capteur (11). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la mémoire (13) est une mémoire non volatile. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (18) de gestion de la communication entre le ledit dispositif (10) et un lecteur externe (20). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif (18) de gestion de la communication comporte un transducteur (19). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le transducteur (19) est une sonotrode. 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le transducteur (19) est intégré dans la capsule (21). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la capsule (21) comporte une zone résonnante (23) disposée à proximité du transducteur (19). 10. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le transducteur (19) est solidaire de la capsule (21), à l'extérieur de celle-ci. 11. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux capteurs (11). 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'au moins l'un des capteurs (11) est un capteur de pression. 13. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le microcontrôleur (16) comporte des moyens pour discriminer des signaux provenant de l'être vivant dans lequel il est implanté, de signaux créés artificiellement depuis l'extérieur. 14. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est formé d'au moins deux modules (26,28, 30), l'un des modules (26) comportant ledit capteur (11). 15. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est formé d'au moins deux modules (26,28, 30), l'un des modules (28) comportant le ledit transducteur (19). 16. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la capsule (21) comporte des moyens d'accrochage (24) d'un fil. 17. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des contacts (25) accessibles depuis l'extérieur de la capsule (21). 18. Dispositif selon l'une des revendications 14 ou 15, caractérisé en ce que chaque module (26,28, 30) comporte des contacts (27,29) associés à des contacts similaires du module adjacent. 19. Dispositif selon l'une des revendications 14 ou 15, caractérisé en ce que chaque module (26,28, 30) comporte des moyens de fixation au module adjacent. 20. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'alimentation (14) en énergie électrique. 21. Dispositif selon la revendication 20, caractérisé en ce que l'alimentation en énergie électrique comporte au moins une bobine agencée pour fournir de l'énergie électrique par induction. 22. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la capsule comporte des trous (22) agencés pour mettre en contact le capteur (11) avec le milieu dans lequel il est placé. 23. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur (11) est fixé à l'extérieur de la capsule (21).