EP0221981A1 - Dispositif de mesure automatique de la pression arterielle par monitorage autonome, informatise, en ambulatoire vrai - Google Patents

Dispositif de mesure automatique de la pression arterielle par monitorage autonome, informatise, en ambulatoire vrai

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Publication number
EP0221981A1
EP0221981A1 EP19860903401 EP86903401A EP0221981A1 EP 0221981 A1 EP0221981 A1 EP 0221981A1 EP 19860903401 EP19860903401 EP 19860903401 EP 86903401 A EP86903401 A EP 86903401A EP 0221981 A1 EP0221981 A1 EP 0221981A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cuff
pressure
diastole
memory
systole
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19860903401
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Raymond Wegmann
Albert Wegmann
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of EP0221981A1 publication Critical patent/EP0221981A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A61B5/022—Measuring pressure in heart or blood vessels by applying pressure to close blood vessels, e.g. against the skin; Ophthalmodynamometers
    • A61B5/02208—Measuring pressure in heart or blood vessels by applying pressure to close blood vessels, e.g. against the skin; Ophthalmodynamometers using the Korotkoff method

Definitions

  • the present invention aims to provide a recorder allowing the ambulatory monitoring of blood pressure, by a non-invasive, therefore non-bloody route, determining the systole, the diastole and the heart rate, by means of a measurement.
  • indirect auscultation by collecting Korotkoff noises and by storing the data obtained on a solid memory.
  • the device allows the immediate transfer of the recorded data to a computer, through a modem, for example present in a Minitel, and their ultra-fast processing by appropriate software, therefore practically on-line.
  • the invention provides a recorder comprising a box containing all of the computer and mechanical parts, a cuff of a new model, which is fixed on an arm by enclosing it, carrying on its internal face a means of capturing noises of the systole and of the diastole and a means of capturing the air pressure existing inside the bladder, portable means for cyclically inflating and deflating the cuff, an integrated power supply source, sensor means constituted on the one hand by a piezoelectric microphone and on the other hand by a piezoresistive pressure sensor, the first listening to the sounds of Korotkoff, the second measuring the air pressure of the cuff, finally a piping necessary to pump air from the case into the cuff and an electric cable connecting the microphone and the sensor to the case.
  • a device restraint system thanks to a specially suitable case and a suspension consisting of a harness and a waist belt.
  • Kompelien (US Patent 3,051,165) uses a transilluminator placed at the level of the ear lobe, measuring the moment of the strongest opacity of the san ⁇ guin current and constituting the systole and that of the clarity there greater , corresponding to the lowest pressure, therefore to the diastole.
  • Birnbau (US Patents 3,996,226 & 3,893,452) uses an intra-arterial catheter.
  • Richter et al. (US Patent 3,187,292) integrates the first and the last sound of Korotkoff in an automatic measurement cycle.
  • Follett (US Patent 3,326,230) generates pulses of low intensity repeated 'regularly' serving as calibration as spaced and regular decreases in pressure.
  • Measurements are indicated by a column of lamps and can be saved by a printer. During each cycle of the operation the cuff is inflated to a determined value, then the pressure is gradually reduced through a linear leak valve (leak) separate from the blind valve (dump), used at the end of each measurement cycle .
  • a linear leak valve separate from the blind valve (dump)
  • his system included a series of lamps to characterize the various measurements and possibly included-
  • REM SHEET a paper recorder.
  • the majority of these systems have used a concept of deflating the cuff in a linear or exponentially decreasing mode with the idea of being able to correlate the measurements with the lowest heart rate, which obviously leads to fairly considerable errors of assessment, the systems used not being flexible enough to automatically adapt to variations in the heart rate, which, as is known, are frequent during the day or under various influences, such as sports, running, emotions, etc.
  • the latter system
  • the values of the previous arterial pressure obtained are memorized with each measurement and are taken into account for the next measurement, which is automatically incremented by a value equal to 30mm of Hg, this for the inflation pressure value.
  • the transducer is placed at
  • the invention relates to a certain number of devices concerning the external presentation of the recorder as well as the methods of capturing and processing Korotkoff noises.
  • the technique of this collection has been perfected as well as the mechanical elements.
  • the general weight and volume of the recorder are low, the shape of the device, physiologically adapted to the body.
  • Pressure sensors made up of a large microphone and a transducer, are used to simultaneously monitor Korotkoff noise, oscillometric variations in the artery and air pressure in the bladder.
  • the diaphragm pump, of new invoice has a small weight and size, ensuring a powerful operation and a very fast cycle, while ensuring a very low noise threshold, at the limit of the audible.
  • the valve due to its original structure, perfect sealing, is particularly silent.
  • the electrical source constituted by alkaline batteries with low voltage and high amperage, with a capacity approximately triple of an ordinary battery, ensures a long operating time, adapted to the number of measurements.
  • the cuff has an ergonomic structure allowing very easy and quick installation and removal.
  • the front side includes a piping socket for the cuff, two sockets, one for the microphone and the other for the sensor, two screens for the alphanumeric display of values, an emergency stop button and a button initialization.
  • the rear side includes a multiple pin socket for Minitel, a
  • REPLACEMENT on-off button two rotary switches, one for alphanumeric control, the other for the cycle interval.
  • the underside has a battery lock closed by a cover.
  • the housing, placed in a sheath conforming to the blank of the body, is held by a belt and by a harness, or only by one of the two.
  • the latter consists of a rectangular canvas sheath, of a
  • the cuff contains a bladder from which a single hose leaves, used for inflation. This is inflated to a pressure ranging from 0 to 250 mmHg. After the compressor stops operating, the microphone detects noise. If these are maintained, the microprocessor controls
  • the microphone consists of a circular piezoelectric ceramic plate fixed on a very thin brass disc which acts as a membrane. The whole is fixed on a very rigid rectangular plate, which serves as support and shielding for the cell which is inside this system.
  • the face of the cell which is fixed on the brass disc is earthed. On the other side of the cell, therefore on the high impedance part, the assembly is surrounded by the metallic mass. It is at this level that the tension is gathered.
  • the eyelet which holds part of the printed circuit is linked to the shielding of the coaxial which brings the assembly to ground potential and which serves as shielding.
  • the central wire is not connected to the shield, as this would ground it but to an isolated part of the printed circuit, an insulating relay which is itself connected to the core of the coaxial in such a way that traction on this thread is not followed by any artefactual or parasitic effect.
  • the small wire starts from there and is connected to the internal face of the piezoelectric ceramic, which in this way is not subjected to any traction, any bending or any desinsertion.
  • the collected voltage can reach lv, which is very important and allows all subsequent treatments.
  • This voltage is transferred by an IC in an unshielded cable, of any length, along with the pressure. With an effective dimension of 35 mm on each edge, the microphone is particularly well protected against parasitic actions, such as snoring, mechanical traction on the wire, etc.
  • the pressures are measured directly on the cuff using a sensor incorporated therein.
  • the pressure variations of the inflation chamber are directly collected by the sensor which makes it possible to determine the oscillations and the amplitude thereof.
  • the amplitude of the recorded signal may have level variations ranging from 1 volt to several tens of volts. It was advisable to carry out a filtration in a sufficiently wide bandwidth to be able to measure them in all the ranges. In fact, if the filtration is carried out at too low a level, the Korotkoff noises become inaudible and disappear. It was therefore decided to carry out this filtration at a relatively high frequency, of the order of 60 Hz, whatever the level of listening to these noises, while knowing that the resonance frequency of the microphone can be from 2000 to 3000 Hz. The reduction in noise corresponds to phase IV, therefore the decrease in frequency, which is what makes it possible to very precisely determine the appearance of the diastole.
  • PULSE ACCOUNTING It includes an integrated decoder circuit (1) " , with its own control (10) and where the inputs are made in binary and where the outputs are provided in decimals. From the moment a signal appears, the system begins to count from the 3rd noise. Then the system counts up to the diastole. At the same time, square wave shaping is carried out, which makes it possible to exclude any abnormal movement that may occur during the signal pickup period. THE MOTOR. (23)
  • the motor used is an ironless rotor motor, having a transmission reducer provided with a toothed belt and not a pinion.
  • the reason for this substitution is that the noise level is lowered considerably and the operation of the toothed belt is smoother. In this motor there are no variations in reductance, which gives it an efficiency of almost 80%, the copper part rotating, while the iron remains fixed.
  • THE VALVE 24. It constitutes one of the original parts of this invention. Instead of presenting a needle tip, it affects a cross section of a cylinder. This has the advantage of allowing a perfectly controllable air leak during deflation. It is fixed on a screw
  • the pump is a diaphragm mini-pump specially built for this device, therefore very compact, but with sufficient capacity to reduce the duration of pumping at an acceptable rate. This duration is of the order of 10 seconds, for a maximum pressure of 300 mmHg. Its inflation cycle is
  • Global control is ensured by means of a program stored in an EPROM memory (9), either by a separate command or by a Minitel.
  • a device transforms the current from 5 volts into 21 volts for the power supply.
  • Its power supply (14) includes switch-on delay circuits
  • An oscillator (4) supplies the fundamental frequency of this microprocessor thanks to a Schmitt sorter, controlled by a regulator (13). 5 CLOCK, or CHUCK (8).
  • Microprocessor oscillator providing the fundamental frequency of the microprocessor (Schmitt sorter).
  • FIGS. 25 to 32 relate to the evolution of filtering and the clear progressive resolution of the problem of the signals of the diastole and of the system, which can be considered as the keystone of this invention.
  • 28. Much more precise definition of the signals of systole and diastole. 29. Thanks to the refinement of the filtering circuits, the diastole and the systole are already very clearly defined.

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Abstract

Un dispositif de surveillance ambulatoire autonome de la pression artérielle est constitué par un boîtier de faible poids contenant des sources électriques autonomes (7, 11), un logiciel microprocesseur de commande (9, 15), une pompe à membrane, une vanne (24) à pointeau cylindrique, un microphone piézo-électrique (20), un capteur de pression piézo-résistive (21), un dispositif de filtrage des signaux (22), un dispositif d'affichage des valeurs, et un brassard. Le dispositif est particulièrement destiné à mesurer de façon autonome, répétée et non-invasive, selon un programme défini pendant 24 heures au moins, la pression artérielle de sujets.

Description

DISPOSITIF DE MESURE AUTOMATIQUE DE LA PRESSION ARTERIELLE PAR MONITORAGE AUTONOME, INFORMATISE, EN AMBULATOIRE VRAI.
SPECIFICATION DE L'INVENTION.
L'invention présente vise à fournir un enregistreur permettant le monito- rage ambulatoire de la tension artérielle, par voie non-invasive, donc non-sanglante, déterminant la systole, la diastole et la fréquence car¬ diaque, au moyen d'une mesure indirecte auscultatoire, par recueil des bruits de Korotkoff et par stockage des données obtenues sur une mémoire solide. Cette invention répond sensiblement mieux aux exigences de la ratique que tous les autres appareils antérieurs ou existant à l'heure actuelle et considère tous les progrès réalisés ces dernières années au moyen des composants de la micro-informatique moderne. Elle vise plus particulièrement à fournir un enregistreur de volume et de poids réduits, tout en présentant des qualités techniques telles que maniabilité accrue de l'appareil, grande fiabilité des mesures, élimination systématique des bruits parasites et de tous les artefacts affectant ordinairement ce genre d'appareils, résultant de leur port et de leur manipulation. L'appareil permet le transfert immédiat des données enregistrées vers un ordinateur, à travers un modem, par exemple présent dans un Minitel, et leur traitement ultra-rapide par un logiciel approprié, donc pratiquement on-line.
Dans ce but, l'invention propose un enregistreur comportant un boîtier contenant toute la partie informatique et mécanique, un brassard d'un modèle nouveau, qui est fixé sur un bras en l'enserrant, portant sur sa face interne un moyen de captage des bruits de la systole et de la diastole et un moyen de captage de la pression d'air existant à l'inté¬ rieur de la vessie, des moyens portables de gonflage et de dégonflage cycliques du brassard, une source d'alimentation électrique intégrée, des moyens capteurs constitués d'une part par un microphone piézo-électrique et d'autre part par un capteur de pression piézo-résistif, le premier écoutant les bruits de Korotkoff, le second mesurant la pression d'air du brassard, enfin une tuyauterie nécessaire à pomper l'air à partir du boitier dans le brassard et un câble électrique reliant le microphone et le capteur au boîtier. Il existe aussi un système de contention de l'appareil grâce â un étui spécialement approprié et à une suspension constituée par un baudrier et par une ceinture ventrale.
FEUILLE DE REMPLACEMENT HISTORIQUE DE L'INVENTION.
En 1905, pendant la guerre entre la Russie et le Japon, à Port-Arthur, un médecin russe, du nom de Korotkoff, écoutant les bruits que font les artères lors du passage de l'ondée sanguine, met en relation les sons audibles au stéthoscope avec les turbulences engendrées par le flux san¬ guin lors de la repermêation de l'artère humérale après 'son obstruction. Celle-ci est obtenue par la pose d'un brassard gonflable, posé au niveau du bras et gonflé au delà de la pression systolique du sujet. L'écoute simultanée de la variation des sons, après gonflage au delà de la systole, montre que tout bruit a disparu. Au fur et à mesure que le brassard se dégonfle par un dégonflage progressif, il arrive un moment où l'on commence à entendre un certain bruit qui va en s'intensifiant. Ce temps d'apparition est très court et est en relation avec la pression maxima, ou systole. Ce moment correspond à ce qui a été appelé la phase I. Au fur et à mesure que le brassard se dégonfle, les bruits changent de tonalité et il apparaît un moment où ce bruit devient sourd puis cesse. Ces deux périodes constituent les phases IV et V de Korotkoff et correspondent à la diastole. Pour les uns la diastole vraie est celle de la phase IV, pour les autres, celle de la phase V. • . Le problème fondamental réside donc dans la prise correcte de la systole et de la diastole et est d'autant plus important qu'il s'agit de l'appli¬ quer à une mesure ambulatoire vraie, donc à des sujets qui vaquent à leurs occupations habituelles, de jour comme de nuit. La solution à ce problème constitue l'une des réalisations majeures de notre invention. BASES GENERALES DE LA PRESENTE INVENTION
La mesure correcte de la tension artérielle dans le but de son utilisa¬ tion en ambulatoire a été abordée diversement par un certain nombre de chercheurs. Ils ont surtout dû faire face à de nombreuses difficultés inhérentes aux méthodes ambulatoires, qui doivent être aussi fiables et reproductibles que les méthodes classiques. Ils ont cherché à éliminer les bruits parasites extérieurs qui peuvent influencer l'écoute des bruits physiologiques ainsi que les artefacts engendrés par divers facteurs extérieurs, comme les vibrations dues à la marche, les vibra¬ tions des moyens de locomotion, les faux mouvements du bras, la contrac- tion des muscles du bras enregistreur, les chocs contre divers obstacles, le contact inopiné avec des obstacles, une mauvaise position du bras pendant la nuit ou des heurts directs sur le manchon pendant la durée de gonflement du brassard. Ils ont aussi essayé de trouver les moyens adé-
EMPLACEME T quats pour visualiser correctement les valeurs des pressions tensionnel- les et pour les garder en mémoire, si ce n'est pour les enregistrer. Nous passerons rapidement en revue les divers systèmes proposés. Gilford (US Patent 2.827.040), dans son sphygmomanomètre automatique, utilise un détecteur d'impulsion de pression à thermistor, qui mesure un intervalle de temps aux extrémités desquelles on place les systoles et diastoles. L'examen doit être répété deux fois avant que les valeurs trouvées soient considérées comme exactes. La pression est mesurée pendant la période d'augmentation de la pression, si bien que la première valeur affichée constitue la diastole et la seconde, la systole. Kompelien (US Patent 3.051.165) a recours à un transilluminateur placé au niveau du lobe de l'oreille, mesurant le moment de l'opacité la plus forte du courant san¬ guin et constituant la systole et celui de la clarté là plus grande, cor¬ respondant à la pression la plus faible, donc à la diastole. Birnbau (US Patents 3.996.226 & 3.893.452) a recours à un cathéter intra-artêriel. Richter et coll. (US Patent 3.187.292) intègre le premier et le dernier son de Korotkoff dans un cycle automatique de mesure. Follett (US Patent 3.326.230) génère des impulsions de faible intensité répétées'régulière¬ ment servant de calibrage au fur et à mesure des diminutions espacées et régulières de la pression. On superpose ensuite les deux types de signaux pour en apprécier la différence par inspection visuelle. London (US Patents 3.202.148 & 3.319.623) emploie une colonne d'indicateurs lumineux correspondant aux divers niveaux de pression et dont un certain nombre sont activés par les bruits de Korotkoff. Les spots lumineux les plus élevés et les plus bas constituent l'intervalle systole-diastole. Un enregistreur automatique sur papier montre les deux valeurs extrêmes. Vogt (US Patent 3.450.131) utilise un filtre de 1.000Hz pour distinguer les signaux des artefacts et qui sont utilisés pour la discrimination des portes de signaux de K. Sanctuary (US Pat. 3.654.915) considère comme artefact tout bruit de K ni précédé ni suivi par un autre son de K. La pression est testée par un manomètre à colonne de mercure possédant toute une série de senseurs. Les mesures sont indiquées par une colonne de lampes et peuvent être enregistrées par une imprimante. Pendant chaque cycle de l'opération le brassard est gonflé à une valeur déterminée, puis la pression est réduite progressivement à travers une valve de fuite linéaire (leak) distincte de la valve aveugle (dump) , utilisée à la fin de chaque cycle de mesure. De plus son système incluait une série de lampes pour caractériser les diverses mesures et comprenait éventuelle-
FEUILLE DE REM ment un enregistreur sur papier. Quoiqu'il en soit la majorité de ces systèmes ont eu recours à un concept de dégonflage du brassard selon un mode linéaire ou exponentiellement décroissant dans l'idée de pouvoir corréler les mesures avec la fréquence cardiaque la plus basse, ce qui 5 évidemment entraîne des erreurs d'appréciation assez considérables, les systèmes utilisés n'étant pas assez souples pour s'adapter automatique¬ ment aux variations de la fréquence cardiaque, qui, comme on le sait, sont fréquentes au cours de la journée ou sous des influences diverses, telles que le sport, la course, les émotions etc.. Ce dernier système,
10 comme aussi les autres mentionnés, n'était pas vraiment applicable à la mesure ambulatoire vraie, car non réellement portable, tributaire d'une prise de courant extérieure, non construit pour un onitorage de longue durée. Squires et coll. (US Patent 4.216.779) mettent alors au point un système permettant une vue digitale directe des valeurs mesurées,
15 enregistrées sur bande magnétique et analysables à grande vitesse sur un plotter. Ils utilisent un transducteur de pression et la pression est diminuée à des intervalles successifs commandés par les battements cardiaques, ou, en l'absence de ces battements, par intercalage de palliers de dégonflages régulièrement espacés. Ils ont recours à un
20 enregistrement des signaux émis sur une bande magnétique» tournant dans un enregistreur porté séparément, de celui qui programme et dirige la mesure de la tension artérielle. On enregistre donc simultanément deux dérivations d'un électrocardiogramme de 24 heures, donc d'un HOLTER-ECG, alors que la mesure de la tension s'effectue seulement toutes les 7,5 à
2530 minutes.
Les valeurs de la pression artérielle précédente obtenue sont mémorisées à chaque mesure et entrent en considération pour la prochaine mesure, qui est automatiquement incrémentëe d'une valeur égale à 30mm de Hg, ceci pour la valeur de pression du gonflage. Le transducteur est placé à
301'intérieur d'une poche à air du brassard, poche distincte de la poche à air servant à recevoir l'air au moment du cycle de gonflage-dégonflage. Le transducteur est appliqué juste au dessus de l'artère humérale afin de pouvoir capter dans les meilleures conditions les bruits de K. Finalement Squires et coll. font disparaître la bande magnétique et la
35 remplacent par une mémoire solide. Ils n'ont plus recours au port d'un enregistreur de HOLTER-ECG et n'obtiennent plus de ce fait un enregistre¬ ment corrélatif d'un ëlectrocardiogramme de 24 heures, ce qui allège considérablement le confort des patients, tenus jusque là à porter deux enregistreurs, celui du HOLTER contenant la cassette et celui destiné à la mesure de la pression artérielle. Par contre ils enregistrent la fréquence cardiaque à l'aide d'une seule dérivation holtérienne, à travers trois électrodes placées sur le thorax.L'enregistreur de la TA peut être connecté directement, après la prise des mesures de la TA de 24 heures, à un trend-setter qui imprime les valeurs enregistrées et déter¬ mine un profil tensionnel graphique. Il peut également transmettre les données à un ordinateur, à travers un modem, qui traite les données de la même manière. DESCRIPTION DE NOTRE INVENTION
L'invention, appelée CADM0TR0N, concerne un certain nombre de dispositifs concernant tout aussi bien la présentation externe de l'enregistreur que les modalités de captage et de traitement des bruits de Korotkoff. La technique de ce captage a été perfectionnée ainsi que les éléments mécaniques. Le poids général et le volume de l'enregistreur sont faibles, la forme de l'appareil, adaptée physiologiquement au corps. Les capteurs de pression, constitués par un microphone de grande taille et par un transducteur, servent à contrôler simultanément les bruits de Korotkoff, les variations oscillométriques de l'artère et la pression d'air de la vessie. La pompe à membrane, de facture nouvelle, a un poids et une taille petits, assurant un fonctionnement puissant et un cycle très rapide, tout en assurant un seuil de bruit très bas, à la limite de l'audible. La valve, de par sa structure originale, d'une étanchéitë parfaite, est particulièrement silencieuse. La source électrique, consti- tuée par des piles alcalines à bas voltage et à amperage élevé, d'une capacité environ triple d'une pile ordinaire, assure une durée de foncti¬ onnement de longue durée, adaptée au nombre de mesures. Le brassard a une structure ergonomique permettant une pose et une dépose très faciles et très rapides. LE BOITIER
Sa forme est celle d'un parallélépipède rectangle, large de 14,5 cm en bas et de 13,5 cm en haut, long de 16,5 cm et haut de 5,5 cm. Il pèse, sans les piles, 1050 g. Il présente sur les deux côtés un dispositif de suspension pour baudrier. La face antérieure comprend une prise de tuyauterie pour le brassard, deux prises, l'une pour le microphone et l'autre pour le capteur, deux écrans pour l'affichage alphanumérique des valeurs, un bouton d'arrêt d'urgence et un bouton d'initialisation. La face postérieure comprend une prise de broches multiples pour Minitel, un
REMPLACEMENT bouton marche-arrêt, deux rotacteurs, l'un pour la commande alphanumé¬ rique, l'autre pour l'intervalle des cycles. La face inférieure comprend un sas pour les piles, fermé par un couvercle. Le boîtier, placé dans une gaîne épousant le flan du corps, est maintenu par une ceinture et par un 5 baudrier, ou seulement par l'un des deux. PRISE DE PRESSION
Elle constitue la partie originale, importante de ce .brevet.Elle est obtenue par l'utilisation conjointe d'un microphone piézo-ëlectrique (20) à caractères spécifiés ci-dessous et d'un capteur de pression
10 piézo-résistif (21) pour la pression régnant à l'intérieur du brassard.
Ce dernier est constitué par une gaîne de toile rectangulaire, d'une
.largeur de 5 à 10 cm et d'une longueur de 25 à 80 cm, suivant le type de bras. Il présente à 'l'une de ses extrémités, une boucle métallique allongée, permettant à l'autre extrémité de coulisser à travers elle. Le
15 repli assure grâce à la couche "Velcro" une fermeture souple au brassard. Le brassard contient une vessie d'où part un seul tuyau, servant pour le gonflage. Celle-ci est gonflée à une pression allant de 0 à 250 mmHg. Après l'arrêt de fonctionnement du compresseur, le microphone détecte les bruits. En cas de maintien de ces derniers, le microprocesseur commande
20 un palier de gonflage supérieur de 20 mmHg à la valeur précédente jusqu'à atteindre un pallier silencieux, prouvant qu'on a bien dépassé la systo¬ le. La valeur de pression systolique décelée est alors mise en mémoire, majorée de 20 mmHg, servant de limite pour déterminer le seuil supérieur de la mesure suivante ne nécessitant plus d'effectuer tous les tests
25 successifs d'obtention du pallier silencieux. Ceux-ci restent néanmoins toujours possibles, en cas d'augmentation importante de la pression arté¬ rielle. En l'absence de bruits, le compresseur est bloqué et le programme commande le dégonflage de la vessie. L'apparition fortuite de bruits ne provoquera pas sa mise en route.Le dégonflage du brassard est assuré par
•30 une ëlectrovanne progressive (24) commandée par un moteur pas-à-pas (23) . Le moteur est asservi à la pression, de manière à assurer le dégonflage du brassard en des temps toujours identiques, en 30 secondes par exemple, quelle que soit la pression initiale. Ceci assure une précision constante dans la mesure des pressions. De plus ce type d'ëlectrovanne n'engendre
35 aucune variation de pression parasite, ce qui est un avantage très impor¬ tant, tant pour la mesure des pressions que pour la détection des bruits de Korotkoff. Ce système évite les variations de pressions brutales reçues par le microphone, impossibles à différencier des signaux signifi-
"^ FEUILLE DS REMP catifs.
LE MICROPHONE PIEZO-ELECTRIQUE. (20)
Il sert à recueillir les bruits de KOROTKOFF en détectant les pulsations de l'artère humérale. On le pose sous le brassard, au niveau de la gout- tière brachiale, après avoir recherché avec soin la localisation de cette artère. En fait, grâce aux. caractéristiques spécifiques de ce microphone, cette recherche dure un temps très court, de l'ordre de 30 secondes. Le microphone est constitué par une plaque circulaire de céramique piézo-ë¬ lectrique fixée sur un disque de laiton très mince qui sert de membrane. Le tout est fixé sur une plaque rectangulaire très rigide, qui sert de support et de blindage à la cellule qui se trouve à l'intérieur de ce système.
La face de la cellule qui est fixée sur le disque de laiton est reliée à la masse. Sur l'autre côté de la cellule, donc sur la partie à haute impédance, l'ensemble est entouré par la masse métallique. C'est à ce niveau-là que l'on recueille la tension. L'oeillet qui tient une partie du circuit imprimé est lié au blindage du coaxial qui met l'ensemble au potentiel de la masse et qui sert de blindage. Le fil central n'est pas relié au blindage, car cela le mettrait à la masse mais à une partie isolée du circuit imprimé, un relais isolant qui est relié lui-même à l'âme du coaxial de telle manière qu'une traction sur ce fil ne soit suivie d'aucun effet artefactuel ou parasitaire. Le petit fil part de là et est relié à la face interne de la céramique piézo-ëlectrique, qui de cette façon n'est soumis à aucune traction, à aucune flexion ou à aucune dêsinsertion quelconque. La tension recueillie peut atteindre lv , ce qui est très important et autorise tous les traitements ultérieurs. Un tel système permet de capter un signal de grande amplitude et d'une excellente qualité non-artëfactée. Cette tension est transférée par un CI dans un câble non-blindé, de longueur quelconque, en même temps que la pression. D'une dimension efficace de 35 mm sur chaque bord, le microphone est particulièrement bien protégé contre les actions parasi¬ tes, tels que les ronflements, les tractions mécaniques sur le fil, etc.. Il recueille séparément les bruits de la systole et de la diastole, chacune des valeurs étant filtrée de façon séparée et sélective, sachant que la fréquence des bruits systoliques est liée à une vitesse ,du courant sanguin de l'ordre de lm/sec, et les bruits diastoliques, à une vitesse de l'ordre de 10 m/sec, d'après la formule: 1= C/v, où 1 est la longueur d'onde, C la vitesse de circulation du sang et v, la fréquence du bruit.
is - "•- DE REMPLACEMENT _* _ Les bruits sont corrëlës et intégrés à partir des potentiels recueillis. Dans le tensiomètre proprement dit, ce signal est soumis à"un traitement de filtrage qui a pour but d'extraire à partir des fréquences cardiaques, qui sont de 0,5 à 2 Hz environ, les fréquences plus grandes que 60 Hz, avec une atténuation très grande, de l'ordre de 30 db/octave. A la sortie du système on observe une tension continue en l'absenc'e des bruits de Korotkoff, ou une succession de pics à fréquence cardiaque, en présence des bruits. Il est de ce fait naturellement très facile de faire la discrimination. Une protection très notable contre les artefacts est
_L____[__ obtenue en validant l'information de la systole seulement après le n pic, au troisième par exemple et de la diastole, seulement n secondes après la disparition du signal. Ceci évite au départ de déclencher sur un coup parasite et de considérer au cours de la mesure comme la diastole l'absence d'un ou de deux signaux. Ceci entraîne un léger décalage -dans les mesures de pression, mais qui va être compensé par la logique du fil. LE CAPTEUR DE PRESSION. (21)
Les pressions sont mesurées directement sur le brassard à l'aide d'un capteur incorpore à celui-ci. Ce capteur, à jauge piézo-rësistive, de petite dimension, fixé sur le manchon du brassard, ainsi que son élec- tronique associée, mesure la pression régnant dans la poche. On s'af¬ franchit ainsi des effets du tuyau de gonflage qui sont d'un ordre triple: perte de charge importante, retard dans la transmission des mesures, oscillations dues au gonflage et au dégonflage. Les variations de pression de la chambre de gonflage sont directement recueillies par le capteur qui permet d'en déterminer les oscillations_et l'amplitude.
Il est destiné surtout à éliminer l'inertie du système de mesure et à compenser ainsi des pertes de charge normalement inévitables. On obtient une mesure plus "réelle", moins soumise aux fluctuations du système d'enregistrement, donc un enregistrement plus régulier et surtout plus rapide. Contrairement à d'autres systèmes, ce capteur ne se trouve pas situé dans une chambre spéciale, car il est important de mesurer ces variations de pression régnant dans la chambre même de gonflage. Ceci évite une mesure discriminatoire entre les pressions et les bruits, car la séparation des chambres d'air n'augmente pas la précision des mesures. Enfin l'électronique assure l'interchangabilite des brassard-ca teur et autorise une liaison électrique non-blindée de longueur quelconque. LE FILTRAGE DES SIGNAUX (22) Les bruits de Korotkoff ne présentant pas toujours la même intensité,
LE DE REMPLACEMENT l'amplitude du signal enregistré peut présenter des variations de niveau allant de 1 volt à plusieurs dizaines de volts. Il convenait d'effectuer une filtration dans une bande passante suffisamment large pour pouvoir les mesurer dans toutes les gammes. En effet si la filtration est réa- lisée à un niveau trop bas, les bruits de Korotkoff deviennent inaudibles et disparaissent. On a donc décidé d'effectuer cette filtration à une fréquence relativement élevée, de l'ordre de 60 Hz, quel que soit le niveau d'écoute de ces bruits, tout en sachant que la fréquence de résonance du microphone peut être de 2000 à 3000 Hz. La diminution des bruits correspond à la phase IV, donc de diminution de la fréquence, c'est ce qui permet de déterminer de façon très précise l'apparition de la diastole. L'avantage de notre système consiste donc à délimiter de façon rigoureuse cet espace, grâce à un découpage en fréquence. Les figures 26 à 32 montrent la progression de ce "découpage" et la netteté des signaux obtenus, même en présence de perturbations à base de chocs ou de mouvements, aussi bien en début de gonflage que durant le gonflage (31, 32)
LA COMPTABILISATION DES IMPULSIONS. Il comprend un- circuit décodeur intégré (1)", possédant sa propre commande (10) et où les entrées s'effectuent en binaire et où les sorties sont assurées en décimales. A partir du moment où un signal apparaît, le système commence à comptabiliser à partir du 3ème bruit. Puis le système comptabilise jusqu'à la diastole. En même temps est réalisée une mise en forme en signaux carrés, ce qui permet d'exclure tout mouvement anormal pouvant se produire pendant la durée de la prise du signal. LE MOTEUR. (23)
Le moteur utilisé est un moteur à rotor sans fer, possédant un réducteur de transmission muni d'une courroie crantée et non pas d'un pignon. La raison de cette substitution tient au fait que le niveau sonore est considérablement abaissé et que le fonctionnement de la courroie crantée est plus doux. Dans ce moteur il n'y a pas de variations de réductance, ce qui lui donne un rendement de près de 80%, la partie cuivre tournant, alors que le fer reste fixe. LA VANNE (24). Elle constitue l'une des parties originales de cette invention. Au lieu de présenter un embout en pointeau, elle affecte une section droite d'un cylindre. Ceci a comme avantage de permettre une fuite parfaitement contrôlable de l'air au moment du dégonflage. Elle est fixée sur une vis
FEUILLE D <r_s§ 1 E REMPLACEMENT *Ç entraînée par un moteur pas à pas (23), de faible voltage, mais de couple relativement élevé pour permettre une. avance et un retour du piston réguliers, sans consommation élevée de courant, car l'économie de l'éner¬ gie dans ce système est fondamentale. 5 LA SOURCE ELECTRIQUE (11).
Elle est constituée par deux piles alcalines plates de 4.5 volts ou de six piles alcalines rondes de 1,5 v (11) logées dans le sas du boîtier. Leur durée de vie, permettant d'effectuer environ 700 mesures, est de l'ordre de 3 à 4 jours.
10 LA POMPE.
La pompe est une minipompe à membrane spécialement construite pour cet appareil, donc très compacte, mais de capacité suffisante pour réduire la durée du pompage à un taux acceptable . Cette durée est de l'ordre de 10 secondes, pour une pression maxima de 300 mmHg. Son cycle de gonflage est
15 réglé par la mémoire du microprocesseur, qui fournit à chaque mesure un incrément maximum de 30 mmHg. La valeur de chaque mesure obtenue est gardée en mémoire et augmentée de cette valeur au prochain gonflage. Si cette valeur est dépassée, la mémoire vive augmente la pression d'un nouvel incrément de 30mmHg, jusqu'à obtention de la valeur de pression"
20 maxima. Le dégonflage se réalise par la suite en trente secondes environ. GESTION DE L'ENSEMBLE DU SYSTEME.
La commande globale est assurée grâce à un programme enregistré dans une mémoire EPROM (9), soit par une commande séparée, soit par un Minitel. Un dispositif transforme le courant de 5 volts en 21 volts pour l'alimenta-
25 tion de la commande de cette mémoire (19) . Cet ensemble est suffisamment puissant pour assurer: le fonctionnement au coup par coup (test) (5), le fonctionnement programmé à 1, 2, 3, 7,5, 15, 30 et 60 minutes (3, 12). L'heure, qui est enregistrée à chaque fois (2), l'affichage des valeurs, le calcul du rythme cardiaque (5) , le contrôle du gonflage et du
30 dégonflage du brassard (17), la correction éventuelle des valeurs de la systole et de la diastole (2) . Le tout est naturellement protégé lors du changement des piles. Les valeurs obtenues sont enregistrées et stockées dans une carte RAM (15) par une référence de conversion analogue-digitale (18) d'où elles peuvent être extraites et transférées soit vers le
35 Minitel soit vers l'unité de traitement centrale, donc vers un Centre Serveur.
LE MICROPROCESSEUR. Son alimentation (14) comporte des circuits de temporisation à la mise
FEUILLE DE R sous tension du circuit général (16). Il est associé à un ensemble de transistors et de circuits intégrés (17). Un oscillateur (4) fournit la fréquence fondamentale de ce microprocesseur grâce à un trieur de Schmitt, asservi par un régulateur (13). 5 L'HORLOGE, ou CHUCK (8) .
Sa programmation est assurée par le programmateur (2),' les contacteurs assurant les divers temps de programmation compris entre 1 et 30 minutes. Le filtrage et la régulation de la programmation sont assurés par un dispositif de filtrage (6). Des piles (7) prennent en charge l'horloge 0 quand l'alimentation est hors tension. DESCRIPTION DES FIGURES. Pages 1/12, 2/12 & 3/12.
1. Circuit intégré du décodeur avec entrée binaire et sortie en décimale (Latches) .
15 2. Programmation d'horloge.
3. Contacteurs.
4. Oscillateur du microprocesseur fournissant la fréquence fondamentale du microprocesseur (trieur de Schmitt) .
5. Filtrage des signaux des bruits cardiaques. 20 6. Filtrage et régulateur de programmation.
7. Piles qui prennent en charge l'horloge quand l'alimentation est hors tension.
8. Horloge ou chuck.
9. Mémoire et EPROM. 25 10.Commande moteur.
11.Alimentation (piles de 7,5 à 9 volts)
12.Contacteurs.
13.Régulateurs.
14.Alimentation du microprocesseur. 30 15.Mémoire RAM.
16.Circuits de temporisation à la mise sous tension du circuit général.
17.Ensemble de transistors et de circuits intégrés.
18.Référence de conversion analogue/digitale.
19.Fabrication de 21 volts, pour la commande de l'EEPROM, à partir de 5 35 20 volts.
Page 4/12.
20.Microphone piëzo-êlectrique haute sensibilité.
21.Capteur piêzo-rësistif de mesure de pression du brassard.
FEUILLE DE REMP Vi_. 22.Filtrage des signaux. 23.Moteur pas-à-pas. 24.Vanne à pointeau cylindrique. Pages 5/12 à 12/12. Les figures 25 à 32 concernent l'évolution du filtrage et la nette réso¬ lution progressive du problème des signaux de la diastole et de la systo¬ le, que l'on peut considérer comme la clef de voûte-de cette invention. 25.Le tout premier enregistrement: systole et diastole indistinctes. 26.Oscillations des pressions, avec la première détection du signal de la systole et de la diastole dont les limites sont encore floues. 27.Tout premier signal net tant de la systole que de la diastole. 28.Définition beaucoup plus précise des signaux de la systole et de la diastole. 29.Grâce à l'affinement des circuits de filtrage, la diastole et la systole sont déjà très nettement définies.
30.Les signaux de la systole et diastole se distinguent maintenant sans la moindre équivoque. 31.Des perturbations extérieures (bruits, chocs, etc.), au début du gonflage .n'ont pas d'effets sur l'apparition claire et nette des signaux de la systole et de la diastole.
32.Précision absolue du captage des signaux de la systole et de la diastole en dépit de perturbations produites artificiellement, tant au début que durant le gonflage.

Claims

REVENDICATIONS.
1/ Dispositif aisément portatif de mesure ambulatoire automatique de la tension artérielle, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier de 14,5 x 16,5 x 5,5 cm, d'un poids de 1050 grammes, muni de dispositifs de manutention, de commandes externes, de connexions, d'afficheurs, de contrôles et internes contenant une commande (10) dé moteur à pas variable (23) régulant une vanne à pointeau cylindrique (24) reliée par un jeu de tuyauterie à un brassard, un câble électrique reliant au boîtier les organes de captage, un microphone (M) piëzo-electrique (20) et un capteur (C) piézo-résistif (21), ainsi que les microprocesseurs (MCP1, MCP2, MCP3.MCP4)) et organes de commande du système (1,6,8,9) et de stockage des informations (15), une mémoire de programmation (carte EPROM) de 4 Ko de capacité et une mémoire de stockage (carte RAM) de 2 Ko de capacité. 2/ Dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un moteur électrique, en liaison, au moyen d'une courroie de transmission crantée, avec une pompe à membrane de petit volume mais de haute capacité de pompage, un moteur pas-à-pas à haute impédance (23) et une vanne (24) , destinée à assurer une fuite parfaitement contrôlable, le tout asservi par un système de commande (10) et de régulation automatique (16,17).
3/ Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par un triple système de contrôle de la pression de l'artère, au moyen d'un microphone piëzo-électrique de haute sensibilité (20) à fonctions sphygmomanométri- que auditive et oscillométrique et au moyen d'un capteur piézo-résistif inclus dans le brassard (21), ayant une fonction pléthysmographique barométrique.
4/ Dispositif caractérisé par un système de filtrage des signaux (22) , correspondant à l'apparition, puis à la diminution d'intensité des bruits de Korotkoff, conditionnant l'exactitude du repérage de là systole et de la diastole (25 à 32) .
5/ Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par la présence de moyens de calcul et de contrôle du rythme de pompage par un logiciel (1,3,6,12, 13,17,18) permettant le gonflage périodique du brassard selon un rythme programmable (9). 6/ Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé par une mise en mémoire de la dernière valeur dont la fréquence est supérieure à 70 Hz, (9) en vue de l'élimination des artefacts pouvant se produire tant au début (31,32) que durant le gonflage du brassard.
LE DE REMPLACEMENT 7/ Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé par la mise en mémoire de l'heure réelle (2,8) et de la fréquence cardiaque (5) et par la validation de la pression calibrée (6).
8/ Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes 5 caractérisé par une alimentation (14) et un oscillateur (4) de micropro¬ cesseur, une commande de mémoire (1, 17), par une carte mémoire RAM de 2 Ko (15), par une carte-mémoire programmée EPROM de 4 Ko (9), indépendante d'une source électrique, conservant la mémoire enregistrée, contenant un programme de traitement de signaux prélevés simultanément par le
10 microphone piëzo-électrique et par le capteur piézo-résistif et disposant pour sa commande d'un générateur élévateur de voltage .
9/ Dispositif caractérisé par une fiche de sortie multiple pour la connexion avec un ordinateur pour le traitement des données enregistrées par une entrée-sortie pour le Minitel, pour la lecture directe des
15 valeurs et pour la programmation de chaque étude, par un dispositif d'affichage sur deux écrans situés sur la face supérieure de l'enregis¬ treur, destinés à la lecture de la systole et de la fréquence cardiaque et de la diastole et de l'heure. •10/ ' Dispositif caractérisé par une alimentation (11) par des piles
20 alcalines qui peuvent, éventuellement, être remplacées par des piles ou des batteries rechargeables.
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