Brevet FR2899089A1 — publié le 20071005

Dispositif de capteurs des signaux de l'activité cérébrale La présente invention est relative à un dispositif de capteurs que l'on nomme des électroptodes. Elle concerne le domaine technique des instruments de mesure de l'activité cérébrale, et plus précisément, il s'agit des domaines de l'électroencéphalographie et de la spectroscopie proche de l'infrarouge qui correspondent, pour le premier, à la mesure de l'activité électrique du cerveau, et pour le second, à la mesure des données relatives aux conditions mécaniques de la circulation du sang dans le cerveau et notamment de l'oxygénation tissulaire. Ces instruments de mesure permettent d'étudier l'activité du cerveau et 1s d'établir des méthodes empiriques pour améliorer le diagnostic et la prise en charge des patients dans les services de neurologie, en particulier de neu:opédiatrie pour les nouveaux-nés en situation neurologique à risque. Il existe dans l'art antérieur des dispositifs d'électroencéphalographie à 20 électrodes qui permettent l'acquisition d'un électroencéphalographe, c'est-à-dire l'enregistrement sous la forme d'un signal de l'activité électrique du cerveau. Ces dispositifs utilisent des capteurs qui sont des électrodes électriques qui peuvent être disposées sur les casques d'électroencéphalographie tels que, par exemple, les bonnets connus sous 25 les marques déposées Electrocap, Easycap, Quickcap. Il existe également dans l'art antérieur des dispositifs de spectroscopie proche de l'infrarouge qui enregistrent, sous forme d'un signal, l'activité métabolique du cerveau. Les capteurs utilisés par ces dispositifs sont des électrodes optiques, que l'on appellera par la suite optodes, commercialisées par exemple par la société ISS. s Ces dispositifs connus d'électroencéphalographie à électrodes et de spectroscopie proche de l'infrarouge sont utilisés indépendamment l'un de l'autre. Néanmoins, pour étudier le lien entre l'activité électrique et l'activité métabolique du cerveau, il est possible d'obtenir simultanément l'acquisition des signaux de l'activité électrique et des signaux de l'activité métabolique ~o en disposant sur la tête d'un individu, simultanément, des électrodes électriques et des optodes. Par exemple, on dispose les électrodes électriques sur le cuir chevelu de l'individu et les optodes sur le front. Toutefois, l'agencement sur la tête d'une personne de ces dispositifs selon ls l'art antérieur n'est pas satisfaisant au regard de la qualité de l'acquisition des signaux de l'activité électrique et des signaux de l'activité métabolique mesurés simultanément, en particulier pour les jeunes enfants et les nouveaux nés. 20 En effet, cet agencement ne permet pas de disposer suffisamment d'électrodes électriques et d'optodes sur la tête des adultes et à fortiori des enfants dont la taille de la tête est plus petite, avec les dispositifs actuels d'électroencéphalographie à électrodes et de spectroscopie proche de l'infrarouge. Or, ces dispositifs doivent présenter un nombre suffisant 25 d'électrodes, par exemple plus de 100, afin d'obtenir une résolution spatiale précise des signaux des activités électriques et métaboliques du cerveau des personnes sur les têtes desquelles on place les électrodes. Mais la forme et la taille des électrodes électriques et des optodes actuelles ne permettent pas un agencement simple, régulier et efficace. Il est donc intéressant de disposer des capteurs qui occupent le moins d'espace possible. De plus, pour optimiser la résolution spatiale, il est souhaitable que les points de mesure soient sensiblement les mêmes ou les plus proches possibles pour les acquisitions des électrodes électriques et des optodes, ce que ne permettent pas les dispositifs actuels. Enfin, les électrodes électriques et les optodes connues ne sont pas 10 adaptées pour être installées ensemble sur un casque d'électroencéphalographie. Or, ce casque sert à fixer les électrodes, à tes positionner avec précision. Il est donc indispensable. Il n'est donc actuellement pas possible d'obtenir une résolution spatiale 15 précise des signaux des activités électriques et métaboliques du cerveau des personnes sur les têtes desquelles on place les électrodes. La présente invention se propose de résoudre les problèmes liés à l'art antérieur à l'aide d'un dispositif de capteurs qui permet l'acquisition des 20 signaux de l'activité électrique et métabolique du cerveau avec une résolution spatiale précise, c'est-à-dire par des mesures des électrodes électriques et des optodes en des points très proches de la tête d'une personne, fixable sur la tête de cette dernière et en particulier de celle d'un nouveau-né, par l'intermédiaire d'un casque ou d'un filet. 25 Pour ce faire, la présente invention porte sur un dispositif de capteurs de signaux représentatifs de l'activité électrique et métabolique du cerveau d'une personne, destiné à être disposé sur la tête de cette dernière et à être relié à un instrument d'acquisition, comprenant au moins un capteur du type électrode électrique, et au moins un capteur du type électrode optique ou optode, caractérisé en ce que l'électrode électrique et l'optode sunt disposées de manière à permettre de détecter les signaux au niveau s sensiblement d'une même zone de la tête. Avantageusement, ladite électrode électrique et ladite optode sont assemblées sur une même structure de support. lo De préférence, ladite électrode électrique comporte un passage dans lequel est disposé ladite optode. De plus, ladite optode et ladite électrode électrique sont disposées concentriquement par rapport à un axe sensiblement perpendiculaire à la 15 tangente à la tête à l'endroit de ladite zone de la tête. Ladite optode comporte une fibre optique. De manière avantageuse le dispositif permet un déplacement entre ladite 20 électrode électrique et ladite optode, et le dit déplacement est une translation suivant un axe sensiblement perpendiculaire à la tangente à la tête à l'endroit de ladite zone de la tête. Le dispositif dispose d'un moyen de pression, tel qu'un moyen élastique par 25 exemple un ressort, pour maintenir appuyée sur la tête, soit ladite optode, soit ladite électrode électrique, soit les deux, et le moyen de pression prend appui sur ladite électrode électrique et sur l'optode par un élément intermédiaire, par exemple en forme d'anneau, solidaire de l'optode. 20 25 Ladite électrode électrique est en deux parties, à savoir une partie supérieure et une partie inférieure, assemblées par un moyen de fixation détachable, tel qu'un clip. De manière préférée le dispositif est solidarisé à un élément enveloppant qui sert de structure de maintien, épousant la forme de la tête, tel qu'un casque ou un filet, par l'intermédiaire d'au moins une fixation amovible. lo De plus, il comporte un miroir associé à ladite fibre optique. Afin d'assurer le contact électrique entre la tête et de la personne et le dispositif, un gel est appliqué à la base du dispositif sur la tête par exemple un gel conducteur, relativement rigide, polymérisable, stérile et non 15 allergisant. L'invention concerne un ensemble de mesure, comportant au moins Jn dispositif de l'invention tel que décrit ci-dessus et fixé sur un support rigide tel qu'une plaque. En outre, l'invention concerne également un dispositif d'acquisition de mesures comprenant un instrument d'acquisition des signaux de l'activité électrique et métabolique du cerveau, comportant au moins un dispositif de capteurs tel que décrit ci-dessus. La présente invention est maintenant décrite à l'aide d'exemples uniquement illustratifs, et nullement limitatifs de la portée de la présente invention, et à partir des illustrations suivantes dans lesquelles : - La figure 1 représente une vue en perspective de dessus d'un casque disposé sur la tête d'un individu avec un dispositif de capteurs selon l'invention fixé sur le casque ; - La figure 2 représente une vue latérale d'un dispositif de capteurs selon 5 l'invention, suivant un premier mode de réalisation ; - La figure 3 représente une coupe schématique de la disposition de l'optode dans l'électrode électrique ; -La figure 4 représente une vue latérale d'un dispositif de capteurs selon l'invention, suivant un deuxième mode de réalisation, et lo - La figure 5 représente une vue en coupe schématique d'un dispositif de capteurs selon l'invention, suivant un troisième mode de réalisation. La figure 1 représente une vue en perspective de dessus de la tête 1 d'un individu dont seule une partie est représentée sur laquelle est disposé un 15 élément enveloppant 2 de type casque destiné à installer un dispositif de capteurs 3 selon l'invention. Le dispositif de capteurs 3 est relié à des instruments d'acquisition connus en eux-mêmes et qui n'apparaissent pas sur les figures. L'élément enveloppant 2 de type casque est perforé afin d'installer plusieurs dispositifs de capteurs 3 sur la tête 1. Chacun des 20 dispositifs 3 est installé dans un trou 4 et est fixé avec l'élément enveloppant 2 de type casque par des moyens de fixation 5 (du type à baillonette). L'élément enveloppant 2 peut être, en variante, constituée d'un filet permettant de positionner et de fixer au moins un dispositif de capteurs 3 25 selon l'invention, le filet pouvant être utilisé avec des plaques munies de trous. La figure 2 représente une vue latérale d'un dispositif de capteurs 3 selon l'invention suivant un premier mode de réalisation. Elle montre une optode 6 et une électrode électrique 7. L'optode 6 permet de mesurer l'activité métabolique du cerveau et est constituée d'une fibre optique 8 disposée à l'intérieur d'un câble 9 reliant l'optode 6 de la tête de la personne à un instrument d'acquisition. L'électrode électrique 7 permet de mesurer l'activité électrique du cerveau et est constituée d'un corps cylindrique 10 en matériau conducteur disposé sur la Io tête 1 de la personne, et d'un élément en matériau conducteur mobile 11 relié à un instrument d'acquisition par un fil électrique 12. L'élément mobile 11 est en forme d'anneau et entoure le corps cylindrique 10. Le corps cylindrique 10 est creux et a une base 13 en forme d'anneau 15 aplati. L'électrode électrique 7 est apte à reposer sur la tête 1 du patient par sa base 13. L'élément annulaire 11, attaché au casque par des moyens de fixation 5, vient appuyer sur la base 13 de l'électrode électrique 7 qui va appuyer à son tour sur la tête 1 de l'individu, permettant d'obtenir un contact électrique de qualité entre la base 13 de l'électrode électrique 7 et la tête 1. 20 Le câble 9 de la fibre optique 8 passe à l'intérieur du corps cylindrique 10 par l'intermédiaire d'un guide 14. Ce guide 14, dont seule la collerette supérieure 15 apparaît sur la figure 2, et qui est solidaire du câble 9 de la fibre optique 8 vient se fixer dans la partie supérieure du corps 10 et s'appuyer sur un 25 écrou 16 qui sert de butée. La position du guide 14 est prévue de telle sorte que lorsque l'extrémité de l'optode 6 vient s'appuyer sur la tête 1 de l'individu le guide 14 est en butée sur un écrou 16. La figure 3 représente une vue en coupe schématique du passage 17 dans le corps cylindrique 10 destiné à disposer l'optode 6 dans l'électrode électrique 7. L'optode 6 passe dans celle-ci au niveau du guide 14. Ce guide 14, dont l'extrémité est filetée, se fixe sur un taraudage 18 dans le corps s cylindrique 10 et vient en butée sur l'écrou 16. La figure 4 représente une vue latérale d'un dispositif de capteurs 3 selon l'invention suivant un autre mode de réalisation. Des systèmes de branchements 19 et 20 entre les extrémités libres du fil électrique 12 et du io câble 9 et les instruments déjà connus d'acquisition des signaux mesurés par l'électrode électrique 7 et l'optode 6 sont représentés, et une pince 21 a remplacé l'élément mobile 11 annulaire. La figure 5 est un schéma en coupe d'une forme préférée de réalisation d'un ls dispositif de capteurs 3 selon l'invention disposé sur la tête 1 d'une personne. Un axe x'- x, perpendiculaire à la tangente à la tête de l'individu au niveau de la zone de contact 1A entre la tête et le dispositif de capteurs 3 selon l'invention et axe de symétrie de révolution du dispositif, est représenté. 20 On y distingue le dispositif de capteurs 3 qui est en contact avec la tête 1 par l'intermédiaire d'une couche de gel 22. L'optode 6 et l'électrode électrique 7 sont coaxiales à l'axe x'- x. 25 L'optode 6, sur laquelle est disposé un miroir 23 et dont l'extrémité 25 est posée directement sur la tête, peut être groupée avec d'autres optodes 6 par un connecteur optique 24, tandis que l'électrode électrique 7 comprend une partie inférieure 26 et une partie supérieure 27 suivant l'axe x- 'x et à l'intérieur un élément annulaire 28 fixé à un ressort 29. Un connecteur de petite taille à 90 C pourrait avantageusement remplacer le s dispositif de miroir. En variante, les fibres optiques peuvent être soudées à angle sensiblement droit pour remplacer le miroir. io La partie inférieure 26 a la forme d'un cylindre conique creux et comprend deux pattes latérales 30, diamétralement opposées et faisant saillies par rapport aux surfaces extérieures de la partie 26, qui servent de moyens de fixation à l'élément enveloppant 2 non représenté sur le schéma. La partie inférieure 26 est fixée à la partie supérieure 27, dont la forme est également ls celle d'un cylindre conique creux adaptée à celle de la partie inférieure 26, par des clips 31. La partie supérieure 27 comprend un passage 32 conformé de manière à guider en translation longitudinale l'optode 6. Celle-ci passe dans l'élément annulaire 28 qui est relié à la partie supérieure 27 par le ressort 29. L'élément annulaire 28 se déplace avec le ressort 29 à l'intérieur 20 des parties 26 et 27 dans un espace intérieur 33 de forme annulaire. Ce ressort 29 permet ainsi un déplacement entre l'électrode électrique 7 et l'optode 6 reliées par l'élément annulaire 28, ce qui permet d'adapter le dispositif de capteurs 3 à la forme de la tête 1. Le ressort 29 a une constante de raideur telle que l'électrode électrique 7 et l'optode 6 sont en contact 25 avec la tête 1 ou le plus près possible de la tête 1. En outre, le dispositif peut comporter plusieurs optodes 6. lo Les clips 31 peuvent être remplacés par d'autres moyens de fixation, l'électrode électrique 7 peut présenter d'autres formes et être en deux parties, avec une partie droite et une partie gauche. Le miroir 23, ou tout autre type de dispositif équivalent, est utilisé pour diminuer l'encombrement spatial des optodes 6 au dessus de la tête 1 tout en assurant la perpendicularité de ces dernières aux zones de contact entre les dispositifs de capteurs 3 et la tête 1. lo Le gel 22 peut être appliqué sur la tête afin de diminuer les pertes de contact électrique au contact entre la tête 1 et la base du dispositif 34. Par exemple, un gel conducteur, relativement rigide, polymérisable, stérile et non allergisant conviendra. is Le dispositif de capteurs selon l'invention permet donc de recueillir des signaux représentatifs de l'activité électrique et métabolique du cerveau au niveau d'une seule et même zone 1A de la tête 1 de l'individu. A titre indicatif, le diamètre de la base 34 de l'électrode électrique est au plus 20 de l'ordre de 10 mm et l'optode a un diamètre de 2 mm. La zone 1 A est donc au plus de l'ordre du cm2. Le dispositif de l'invention est réalisé en un ou des matériaux apte à subir un nettoyage et/ou désinfection selon les règles de l'art dans le domaine des 25 casques du type EEG. Selon un mode possible et restant dans le cadre de l'invention, l'électrode et l'optode peuvent être déposées, non pas concentriques, mais l'une proche de l'autre, sur une structure support commune. 15 REVENDICATIONS 1. Dispositif de capteurs de signaux représentatifs de l'activité électrique et métabolique du cerveau d'une personne, destiné à être disposé sur la tête s (1) de cette dernière et à être relié à un instrument d'acquisition, comprenant au moins un capteur du type électrode électrique (7), et au moins un capteur du type électrode optique ou optode (6), caractérisé en ce que l'électrode électrique (7) et l'optode (6) sont disposées de manière à permettre de détecter les signaux au niveau sensiblement 10 d'une même zone (1A) de la tête (1). 2. Dispositif de capteurs selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite électrode électrique (7) et ladite optode (6) sont assemblées sur une même structure de support (2). 3. Dispositif de capteurs selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite électrode électrique (7) comporte un passage (32) dans lequel est disposée ladite optode (6). 20 4. Dispositif de capteurs selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite optode (6) et ladite électrode électrique (7) sont disposées concentriquement par rapport à un axe sensiblement perpendiculaire à la tangente à la tête (1) à l'endroit de ladite zone de la tête (1). 25 5. Dispositif de capteurs selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'électrode électrique (7) comprend une partie inférieure (26) et une partie supérieure (27), la partie supérieure (27)comprenant le passage (32) conformé de manière à guider en translation longitudinale l'optode (6). 6. Dispositif de capteurs selon l'une quelconque des revendications 5 précédentes, caractérisé en ce que l'optode (6) passe dans un élément annulaire (28) qui est relié à la partie supérieure (27) par un ressort (29). 7. Dispositif de capteurs selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'optode passe dans un élément annulaire (28) relié à la partie supérieure 10 (27) de l'électrode électrique (7) par un ressort (29), l'élément annulaire (28) se déplaçant avec le ressort (29) à l'intérieur des parties (26, 27) dans un espace intérieur (33). 8. Dispositif de capteurs selon l'une quelconque des revendications 15 précédentes, caractérisé en ce que l'électrode électrique (7) est constituée d'un corps cylindrique (10) avec une base (13) et d'un élément mobile (11) en forme d'anneau, attaché au support (2) par des moyens de fixation (5), cet élément mobile (11) s'appuyant sur la base (13) de l'électrode électrique (7). 20 9. Dispositif de capteurs selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux parties (26) et (27) de l'électrode électrique (7) sont assemblées par un moyen de fixation détachable (31), tel qu'un clip. 10. Dispositif de capteurs selon l'une quelconque des revendications 25 précédentes, caractérisé en ce qu'il est solidarisé au support (2) qui est un élément enveloppant (2) qui sert de structure de maintien, épousant la forme de la tête (1), tel qu'un casque ou un filet, par l'intermédiaire d'au moins une fixation amovible (5).5 11. Dispositif de capteurs selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite optode (6) comporte une fibre optique (8). 12. Dispositif de capteurs selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un miroir (23) associé à ladite fibre optique (8). 10 13. Dispositif de capteurs selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est fixé sur un support (2) rigide tel qu'une plaque. 14. Utilisation du dispositif selon l'une quelconque des revendications 15 précédentes, avec un gel (22) appliqué à la base du dispositif sur la tête (1) par exemple un gel conducteur, relativement rigide, polymérisable, stérile et non allergisant. 15. Dispositif d'acquisition de mesures comprenant un instrument 20 d'acquisition des signaux de l'activité électrique et métabolique du cerveau, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif de capteurs (3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.