Brevet FR2970635A1 — publié le 20120727

L'invention concerne de manière générale la mise en oeuvre de capteurs afin de surveiller certains paramètres physiologiques à l'intérieur d'un corps, tels que la pression artérielle, la température corporelle, le débit sanguin, etc. Plus précisément, l'invention concerne les systèmes intravasculaires adaptés pour être insérés dans une cavité anatomique, naturelle ou artificielle et surveiller de tels paramètres physiologiques. On connaît déjà de tels systèmes. Par exemple, le document EP 1 039 831 décrit un implant endoluminal capable de détecter certains paramètres tels qu'un flux volumétrique, une vitesse, etc. L'implant comprend une endoprothèse, sur laquelle sont montés des capteurs adaptés pour communiquer par radiofréquences avec une entité externe au moyen d'une antenne. L'antenne peut être constituée par la structure même de l'endoprothèse, ou être enroulée autour de celle-ci, et la structure peut comprendre des joints en céramique afin de couper les boucles de courant qui pourraient être créées lors du couplage radiofréquence. Par ailleurs, le document US 7 685 762 décrit un implant endoluminal adapté pour surveiller notamment la pression sanguine d'un patient. L'implant comprend des moyens d'ancrage, une structure autoporteuse adaptée pour supporter une capsule portant des capteurs, et communique par radiofréquence avec une entité externe. Néanmoins, les implants de l'art antérieur sont structurellement complexes. L'invention vise donc à proposer un nouvel implant, qui soit de structure plus simple et qui permette de communiquer à une entité externe des informations sur des paramètres physiologiques internes d'un corps, qui soit en outre de faible coût et qui puisse être inséré dans le corps par des instruments de pose standards. Pour cela, l'invention propose un système autoporteur adapté pour être inséré dans une cavité anatomique, comprenant : une structure support, une antenne, un ensemble de dispositifs de mesure, un ensemble de transmission des données de mesures effectuées par les dispositifs de mesure, adapté pour communiquer avec une entité externe au moyen de l'antenne, et - un dispositif de contrôle de l'ensemble des éléments de mesure et de transmission, ladite antenne étant constituée par la structure support, et le système autoporteur étant caractérisé en ce que la structure support comprend une jonction non-conductrice supportant l'ensemble de dispositifs de mesure, l'ensemble de transmission et/ou le dispositif de contrôle et adaptée pour réaliser une discontinuité dans la structure support formant antenne. Certains aspects préférés mais non limitatif du système autoporteur selon l'invention sont les suivants : - la jonction non-conductrice est une capsule, et l'ensemble de dispositifs de mesure, l'ensemble de transmission et/ou le dispositif de contrôle sont logés dans ladite capsule, - la jonction non-conductrice est réalisée dans un matériau biocompatible, - la jonction non-conductrice est réalisée en matériau céramique, - l'ensemble de dispositifs de mesure comprend l'un au moins des capteurs du groupe suivant : un capteur piézorésistif, piézoélectrique, résistif, capacitif, inductif, optique, chimique, biologique, - la structure support est une endoprothèse, - la structure support est auto-expansive, - l'ensemble de transmission communique par radiofréquences avec l'entité externe, et - l'ensemble de dispositifs de mesure, l'ensemble de transmission et le dispositif de contrôle sont intégrés dans une puce électronique. Selon un deuxième aspect, l'invention propose un dispositif de surveillance d'au moins une information relative à une cavité anatomique, comprenant : - un système autoporteur conforme à l'invention, et - une entité externe, adaptée pour interroger à distance le système autoporteur. Certains aspects préférés mais non limitatifs du dispositif selon l'invention sont les suivants : - le système autoporteur et l'entité externe sont aptes à communiquer 10 par ondes radiofréquences à une fréquence de 13.56 MHz, et - l'entité externe comprend une antenne qui est intégrée une ceinture. D'autres caractéristiques, buts et avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins 15 annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : La figure 1 est une vue de dessus d'une forme de réalisation d'un système conforme à l'invention, La figure 2 est un vue de profil de la forme de réalisation de la figure 1 20 La figure 3 est une vue en coupe d'une forme de réalisation d'une jonction non-conductrice, et La figure 4 est une vue en coupe d'une cavité dans laquelle a été déployée le système de la figure 1. 25 On a illustré sur les figures 1 et 2, un système 1 qui comprend une structure support 10, un ensemble de dispositifs de mesure 22, un ensemble de transmission 26 des mesures effectuées par les dispositifs de mesure 22, ainsi qu'un dispositif de contrôle 24 des ensembles de mesure et de transmission 26. 30 La structure support 10 est adaptée pour être insérée, déployée et ancrée à l'intérieur du corps humain, notamment dans une cavité anatomique 30, qu'elle soit naturelle ou artificielle. Typiquement, les cavités anatomiques naturelles peuvent être une partie du système cardio-vasculaire (artère, veine, coeur), du système digestif (oesophage, estomac, intestin), du système ORL (oropharynx, oreille), du système urinaire (vessie), des appareils génitaux (prostate), ou encore du système pulmonaire (trachée, bronches, plèvre), tandis que les cavités anatomiques artificielles peuvent être des éléments d'une prothèse, ou de tout système nécessitant des mesures à distance (comme par exemple la circulation sanguine extracorporelle ou dans un environnement stérile). Elle peut être insérée par exemple au moyen d'un instrument approprié et dispose de moyens d'ancrage lui permettant de rester en position dans la cavité 30 en exerçant un effort radial sur les parois de la cavité 30. Il peut s'agir par exemple d'une endoprothèse, notamment d'une endoprothèse en Z auto-expansive similaire à celle décrite dans le document EP 0 423 916, qui peut être mise en position dans la cavité 30 au moyen d'un instrument de pose conventionnel. L'ensemble de dispositifs de mesure 22 comprend notamment des capteurs adaptés pour mesurer des paramètres d'intérêt dans la cavité 30. Il peut s'agir notamment de mesures physiques (flux sanguin, pression sanguine, température, etc.) ou chimiques (mesure d'un taux de glucose, du pH, etc.). Par exemple, l'ensemble 22 peut comprendre un ou plusieurs capteurs de type piézorésistif, piézoélectrique, résistif, capacitif, inductif, optique, chimique, biologique, etc. comme par exemple un capteur de pression, un capteur de température, un capteur à ultrason, un capteur de pH, un accéléromètre, un détecteur infrarouge, un capteur de potentiel électrique, un capteur optique, un capteur immunologique, un détecteur d'oxygène, une puce d'hybridation génomique comparative (puce ARRAY), ou encore une puce à ADN (pour Acide DésoxyriboNucléique). Ces paramètres sont ensuite transmis au dispositif de contrôle 24, qui est adapté pour gérer d'une part l'ensemble de dispositifs de mesure 22, et d'autre par l'ensemble de transmission 26. Le dispositif de contrôle 24 peut être un système électronique comprenant un convertisseur analogique-numérique, adapté pour convertir les mesures physiologiques en sortie des capteurs (données analogiques) en données numériques (codées en fonction du niveau électrique des données analogiques). Ces données numériques sont conditionnées par une unité de traitement numérique puis transmises par une liaison sans fil à une entité externe E, typiquement un appareil de surveillance externe, par l'intermédiaire de l'ensemble de transmission de mesures et d'une antenne. L'ensemble de transmission de mesures quant à lui comprend au moins un émetteur, adapté pour transmettre, par l'intermédiaire de l'antenne, des informations par un système sans fil à l'entité externe E, et un récepteur, adapté pour recevoir, par l'intermédiaire de l'antenne, des informations par ondes radiofréquences RF provenant de l'entité externe E. Le système sans fil peut fonctionner par exemple par ondes radiofréquences RF. Il peut s'agir notamment de communications RFID (selon l'acronyme anglais correspondant à Radio Frequency Identification, pour identification par radiofréquences), Bluetooth, Wi-Fi, Zigbee, etc. Le système électronique 24, l'émetteur, le récepteur 26 et le cas échéant tout ou partie des capteurs 22 peuvent être intégrés dans une ou plusieurs puces électroniques. La puce peut en outre comprendre, de manière conventionnelle, un microcontrôleur adapté pour assurer la gestion du protocole de communication, la gestion des collisions, le cryptage/décryptage des données, etc., un système de stockage (du type EEPROM, acronyme anglais pour Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory ou mémoire morte effaçable électriquement et programmable), afin d'enregistrer temporairement les informations transmises par les différents capteurs avant de les transmettre à l'entité externe E, etc. L'entité externe E comprendre entre autres un terminal de lecture adapté pour communiquer avec le système électronique embarqué 24 du système 1. La transmission et la réception des informations par ondes radiofréquence RF ne seront pas détaillées davantage dans ce qui suit et sont connues de l'homme du métier. Elle s'inscrit notamment dans les différentes normes existant à ce jour, telles que la norme ISO/IEC 14443 ou encore la norme ISO/IEC 15693. On privilégiera ici la norme ISO/IEC 14443, dans la mesure où la modulation décrite dans cette norme est plus adaptée à la télé-alimentation, qu'elle propose un identifiant spécifique au domaine du médical et qu'elle assure le traitement des collisions, de sorte qu'il est possible de mettre en oeuvre plusieurs puces électroniques à la fois, et donc gérer en même temps plusieurs systèmes 1 conformes à l'invention en même temps dans le corps. L'antenne est ici constituée en tout ou partie de la structure support 10, qui est alors réalisée dans un matériau conducteur tel que l'acier. Elle est reliée à l'émetteur et au récepteur 26, afin de permettre la communication entre le système électronique 24 et l'entité externe E. L'antenne 10 peut en outre être utilisée afin de l'énergie par ondes radiofréquences RF et alimenter tout ou partie de l'ensemble de capteurs et du système électronique, réduisant ainsi l'encombrement du système 1. Pour cela, le système 1 comprend en outre un accumulateur d'énergie 28, logé par exemple au niveau de la puce électronique, afin de récupérer l'énergie électrique délivrée par les ondes radiofréquences RF. L'énergie ainsi récupérée est alors stockée et distribuée aux différents composants du système 1, qui devient alors un terminal de communication sans batterie. L'entité externe E comprend entre autres un terminal de communication pour dialoguer par ondes radio avec le système électronique embarqué 24, transmettre à l'accumulateur d'énergie 28 l'énergie nécessaire à l'alimentation de l'ensemble de mesure 22, de l'ensemble de transmission 26 et du système électronique 24. La structure support 10 comprend en outre une jonction non- conductrice 20, de sorte que la structure 10 forme une boucle métallique discontinue afin d'éviter la formation de boucles de courant qui pourraient réduire l'efficacité du couplage radiofréquence avec l'entité externe E. La jonction non-conductrice 20 est réalisée dans un matériau biocompatible (qui peut être par exemple conforme normes en vigueur, notamment la norme NF EN 10993 sur l'évaluation biologique des dispositifs médicaux), électriquement isolant et présentant une bonne résistance aux contraintes mécaniques. Selon son emplacement, le matériau peut en outre être résistant aux agressions de son milieu environnant, par exemple : ne pas permettre l'adhésion cellulaire, être antithrombotique, et/ou être thermorésistant à la vapeur d'eau (c'est-à-dire résistant à une vapeur d'eau à 121 °C pendant une vingtaine de minutes). Par exemple, la jonction 20 peut être réalisée en céramique (notamment en zircone). Par ailleurs, selon la forme de réalisation illustrée en figures 1 et 2, la jonction non-conductrice 20 a la forme d'une capsule et loge tout ou partie des capteurs 22, l'ensemble de transmission 26, le système électronique 24 et le cas échéant l'accumulateur d'énergie 28. La jonction non-conductrice 20 joue donc ici un rôle multiple, et en particulier : - de maintien mécanique de la structure support 10, notamment lors de l'ancrage du système 1 dans la cavité 30, - de continuité mécanique et de discontinuité électrique dans la structure métallique de la structure support 10, afin de la transformer en élément rayonnant et de pouvoir l'utiliser comme antenne, - de support et de protection de l'ensemble de capteurs 22, du système électronique 24, et de l'ensemble de transmission 26, - de permettre l'orientation du capteur au sein de la cavité 30 en fonction du type de capteur utilisé pour le phénomène étudié. Typiquement, pour un capteur de pression, la jonction 20 est orientée de telle sorte qu'une fenêtre 23 de mesure de la pression soit dirigée vers l'intérieur de la cavité 30, - d'assurer la connexion entre l'ensemble de capteurs 22, le système électronique et l'ensemble de transmission 26 à l'antenne 10. Elle permet donc de relier et de fonctionnaliser l'ensemble des éléments constituant le système 1 de manière simple et économique, afin d'obtenir une plateforme d'intégration de microsystèmes électroniques avec communication sans fil (ici par radiofréquence). Par ailleurs, la jonction non-conductrice 20 peut être réalisée par enrobage des différents éléments qu'elle loge, afin de garantir leur protection, ou être creuse et comprendre un couvercle amovible permettant d'accéder à son contenu. Enfin, la jonction non-conductrice 20 peut présenter des extrémités coniques, comme illustré sur la figure 3 annexée, réalisées le cas échéant dans le même matériau que la structure support 10, et assurant le maintien et la connexion électrique entre les éléments qu'elle loge et la structure 10. Lorsque la structure support 10 est utilisée comme antenne, ses dimensions peuvent influencer le choix de la fréquence de transmission, la qualité du signal et la distance de transmission, ainsi que la quantité d'énergie transférable. En première approximation, la structure support 10 peut être considérée comme une boucle inductive de quelques millimètres à quelques centimètres de diamètre. La fréquence propre de la boucle, mesurée en ouvrant la structure support 10 en un point afin d'ouvrir la boucle, qui est la fréquence maximale absolue à laquelle la boucle peut être utilisée comme antenne inductive. Pour utiliser la structure support 10 comme antenne inductive, la fréquence de transmission doit donc être à quelques centaines de Mhz compte tenu des dimensions de cette structure. Le dispositif peut cependant fonctionner pour des fréquences supérieures à condition de décomposer la structure support 10 en plusieurs brins électriquement discontinus et reliés entre eux. En variante, chaque structure 10 peut comporter des oeillets 12 adaptés pour coopérer avec des oeillets d'un système similaire fin de former un système plus long. Le milieu dans lequel doivent se propager les ondes radiofréquences RF peut également avoir une influence sur le choix de la fréquence de transmission. En effet, étant donné que le système 1 doit être placé profondément à l'intérieur du corps humain, le signal doit traverser jusqu'à une dizaine de centimètres de tissus humains, ces derniers étant majoritairement constitués d'eau (700/0). Afin que la fréquence de transmission ne soit pas atténuée par le milieu, il est préférable d'utiliser une fréquence inférieure à 30 MHz ; ce qui correspond à la plage de fréquences pour laquelle l'atténuation du signal causé par l'eau reste acceptable. Au vu de ce qui précède, des gammes de fréquence adaptées pour la communication par radiofréquence peuvent par exemple être les gammes de 134 kHz et de 13,56 MHz, conformément aux normes ISM (selon l'acronyme anglais correspondant à International Safety Management, signifiant Code International de Gestion de la Sécurité) actuelles. Compte tenu de la sécurité et de la confidentialité nécessaire dans ce type d'application, il est possible par exemple d'utiliser la fréquence de 13,56 MHz, qui permet des débits de données (et en particulier cryptés) bien supérieurs à ceux obtenus à 134 kHz. On remarque que, malgré l'utilisation de la structure support 10 comme antenne et la présence de la jonction non-conductrice 20 sur la structure 10, celle-ci préserve ses propriétés mécaniques. Par exemple, lorsque la structure support 10 est une endoprothèse auto-expansible, elle conserve sa capacité à se fixer automatiquement aux parois de la cavité, et reste rétractable. Elle peut donc être posée et retirée par les mêmes instruments qu'une endoprothèse auto-expansible comparable mais dépourvue de jonction non-conductrice. Le système 1 peut être placé temporairement dans la cavité 30, ou définitivement. Dans le cas d'une utilisation temporaire, un fil de récupération est passé dans les oeillets 12 de la structure support 10. L'utilisation d'un instrument de retrait adapté permet alors de comprimer la structure support 10 afin de l'insérer dans un tube de diamètre correspondant et de retirer le système 1 de la cavité 30. On pourra se référer à la description du document EP 0 423 916 pour davantage de détails sur la pose et le retrait du système 1. L'antenne de l'entité externe E peut avoir la forme d'une boucle métallique pouvant notamment être portée au niveau de la taille ou de la poitrine du patient. Elle permet par exemple de télé-alimenter le système 1 en utilisant la structure support 10 comme antenne inductive par couplage électromagnétique à 13.56 MHz. En variante, l'entité externe E peut être interfacée avec un système médical (par exemple relié au dossier médical personnel). Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus et représentée sur les dessins, mais l'homme du métier saura y apporter de nombreuses variantes et modifications.20 REVENDICATIONS1. Système autoporteur (1) adapté pour être inséré dans une cavité anatomique (30), comprenant : une structure support (10), une antenne (10), un ensemble de dispositifs de mesure (22), un ensemble de transmission (26) des données de mesures 10 effectuées par les dispositifs de mesure (22), adapté pour communiquer avec une entité externe (E) au moyen de l'antenne (10), et - un dispositif de contrôle (24) de l'ensemble des éléments de mesure et de transmission (26), ladite antenne étant constituée par la structure support (10), et 15 le système autoporteur étant caractérisé en ce que la structure support (10) comprend une jonction non-conductrice (20) supportant l'ensemble de dispositifs de mesure (22), l'ensemble de transmission (26) et/ou le dispositif de contrôle (24) et adaptée pour réaliser une discontinuité dans la structure support (10) formant antenne. 20 2. Système autoporteur (1) selon la revendication 1, dans lequel la jonction non-conductrice (20) est une capsule, et en ce que l'ensemble de dispositifs de mesure (22), l'ensemble de transmission (26) et/ou le dispositif de contrôle (24) sont logés dans ladite capsule. 3. Système autoporteur (1) l'une des revendications 1 et 2, dans lequel la jonction non-conductrice (20) est réalisée dans un matériau biocompatible. 30 4. Système autoporteur (1) selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la jonction non-conductrice (20) est réalisée en matériau céramique. 25 5. Système autoporteur (1) selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel l'ensemble de dispositifs de mesure (22) comprend l'un au moins des capteurs du groupe suivant : un capteur piézorésistif, piézoélectrique, résistif, capacitif, inductif, optique, chimique, biologique. 6. Système autoporteur (1) selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel la structure support (10) est une endoprothèse. 7. Système autoporteur (1) selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la structure support (10) est auto-expansive. 8. Système autoporteur (1) selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'ensemble de transmission (26) communique par radiofréquences (RF) avec l'entité externe (E). 9. Système autoporteur (1) selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel l'ensemble de dispositifs de mesure (22), l'ensemble de transmission (26) et le dispositif de contrôle (24) sont intégrés dans au moins une puce électronique. 10. Dispositif de surveillance d'au moins une information relative à une cavité anatomique (30), caractérisé en ce qu'il comprend : - un système autoporteur selon l'une des revendications 1 à 9, et - une entité externe (E), adaptée pour interroger à distance le système autoporteur (1). 11. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel le système autoporteur (1) et l'entité externe (E) sont aptes à communiquer par ondes 30 radiofréquences (RF) à une fréquence de 13.56 MHz. 12. Dispositif selon l'une des revendications 10 et 11, dans lequel l'entité externe (E) comprend une antenne qui est intégrée à une ceinture.