FR3032606A1 - Procede de mesure non invasif d'un parametre physiologique au moyen d'un dispositif de mesure spectroscopique confocal - Google Patents

Procede de mesure non invasif d'un parametre physiologique au moyen d'un dispositif de mesure spectroscopique confocal Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de mesure d'un paramètre physiologique d'un sujet au moyen d'un dispositif de mesure optique ledit procédé comprenant les étapes de : - mise en place du dispositif de mesure optique (1,1 bis) en regard d'une surface de peau (10) du sujet, de sorte que le foyer objet de l'élément optique soit positionné à une profondeur de peau prédéterminée, - réception par le récepteur photosensible (4) des rayons lumineux issus du premier foyer objet, à la profondeur de peau prédéterminée, - analyse des rayons lumineux reçus par le récepteur photosensible (4), et comparaison des résultats de l'analyse avec les données connues, de sorte à déterminer le paramètre physiologique du sujet.

Description

1 Procédé de mesure non invasif d'un paramètre physiologique moyen d'un dispositif de mesure spectroscopique confocal DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne les procédés de mesure d'un paramètre physiologique d'un sujet. ETAT DE LA TECHNIQUE La spectroscopie, est une méthode non invasive permettant l'étude, l'analyse ou la quantification de paramètre physico chimique. Ce type d'approche, appliqué à la physiologie humaine, permet la mesure de manière non-invasive de paramètres vitaux tels que la température, le rythme cardiaque, le niveau de saturation en oxygène dans le sang ou le taux de bilirubine. La spectroscopie est mise en oeuvre par un capteur positionné à proximité de la peau qui mesure les propriétés optiques des couches superficielles de la peau. Une limitation importante de la mesure de paramètres physiologiques par spectroscopie est que l'hétérogénéité des couches superficielles de la peau induit des perturbations qui dégradent la mesure. Plusieurs stratégies ont été proposées pour limiter la présence des rayonnements parasites issus des couches de la peau adjacentes à la couche de la peu d'intérêt.. On peut citer, l'utilisation de lumière polarisée conjuguée à un détecteur positionné à l'angle de Brewster comme décrit dans le document W02011151744 A1, l'utilisation de facteurs de correction numériques, comme décrit dans le document US5353790 A, ou encore l'utilisation de fibres optique orientées et positionnées de manière à être couplées à différentes profondeur de peau, comme décrit dans le brevet W02014006827 A1. EXPOSE DE L'INVENTION Un but de l'invention est de proposer un procédé de mesure d'un paramètre physiologique d'un sujet au moyen d'un dispositif de mesure optique, présentant une précision améliorée.
3032606 2 Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention, grâce à un procédé de détermination d'un paramètre physiologique d'un sujet au moyen d'un dispositif de mesure optique comprenant : - un axe optique sur lequel est agencé un objectif optique comprenant un premier foyer objet 5 et un premier foyer image, - un premier plan comprenant un sténopé centré sur le premier foyer image de l'objectif optique de sorte à ne laisser passer que les rayons lumineux issus du premier foyer objet de l'objectif optique, - un récepteur photosensible destiné à recevoir les rayons lumineux issus du premier foyer 10 image, en aval du sténopé, - une unité de commande configurée pour analyser les rayons lumineux reçus par le récepteur photosensible, et comparer les résultats de l'analyse avec des données connues, ledit procédé comprenant les étapes de : - mise en place du dispositif de mesure optique en regard d'une surface de peau du 15 sujet, de sorte que le foyer objet de l'élément optique soit positionné à une profondeur de peau prédéterminée, - réception par le récepteur photosensible des rayons lumineux issus du premier foyer objet, à la profondeur de peau prédéterminée, - analyse des rayons lumineux reçus par le récepteur photosensible, et détermination 20 dudit paramètre physiologique du sujet à partir des caractéristiques des rayons lumineux reçus. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises individuellement ou en l'une quelconque de leurs combinaisons techniquement possibles.
25 Le paramètre physiologique à déterminer est la température corporelle d'un sujet. Les rayons lumineux présentant une longueur d'onde infrarouge comprise entre 700nm et lmm sont analysés. La profondeur de peau prédéterminée est comprise dans le derme ou hypoderme, de 30 préférence entre 100pm et 1.5mm de profondeur. - l'objectif optique comprend un deuxième foyer objet et un deuxième foyer image, le deuxième foyer image étant confondu avec le premier foyer objet, 3032606 3 - le dispositif de mesure comprend en outre : - au moins une source de lumière, - un deuxième plan comprenant un sténopé centré sur le deuxième foyer objet de sorte à ne laisser passer que les rayons lumineux émis par la source de lumière issus du deuxième 5 foyer objet, - un miroir plan semi-réfléchissant, ledit miroir étant configure pour transmettre les rayons lumineux émis par la source de lumière vers l'objectif optique, et pour transmettre les rayons lumineux issus du premier foyer objet vers le détecteur photosensible. Ledit procédé comprend en outre les étapes de : 10 émission de rayons lumineux par la source de lumière vers le deuxième foyer image, à la profondeur de peau prédéterminée, - réception des rayons lumineux émis par la source de lumière, réfléchis par la peau et issus du premier foyer objet, à la profondeur de peau prédéterminée, par le récepteur photosensible, 15 - mesure du taux d'absorption par la peau des rayons lumineux émis par la ou les sources de lumière à partir de l'analyse des rayons lumineux reçus par le récepteur photosensible, et détermination du paramètre physiologique du sujet à partir du taux d'absorption mesuré.
20 Le paramètre physiologique à déterminer est le taux cutané de bilirubine. Les rayons lumineux émis par la ou les sources de lumière présentent une longueur d'onde comprise entre 400 et 800nm.
25 La profondeur de peau prédéterminée est comprise dans l'hypoderme, et est de préférence supérieure à lmm. Le paramètre physiologique à déterminer est le taux sanguin de saturation en oxygène et en monoxyde de carbone.
30 Le dispositif comprend deux sources de lumière, émettant chacune des rayons lumineux de longueurs d'onde différentes, une première comprise entre 620 et 680 nm et une deuxième comprise entre 780nm et lmm.
3032606 4 La profondeur de peau prédéterminée est comprise dans le derme ou l'hypoderme, et est de préférence supérieure à 0.2mm. DESCRIPTION DES FIGURES 5 D'autres objectifs, caractéristiques et avantages sortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins donnés à titre illustratif et non limitatif parmi lesquels : - la figure 1 représente un dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé conforme à un premier mode de réalisation de l'invention ; 10 - la figure 2 représente un dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 15 Le procédé de mesure d'un paramètre physiologique d'un sujet selon un premier mode de réalisation de l'invention est mis en oeuvre au moyen d'un dispositif de mesure optique 1 comprenant : - un récepteur photosensible 4 destiné à recevoir les rayons lumineux issus d'un premier foyer image, en aval d'un premier sténopé 11, 20 - un objectif 3 adapté pour focaliser les rayonnements émis par le tissu biologique 10 sur le détecteur 4, - un premier sténopé 11 positionné dans un premier plan confocal cF1 qui est le conjugué par l'objectif 3 du plan focal F contenant le tissu à étudier.
25 L'objectif 3 est typiquement une lentille. L'objectif 3 conjugue le plan F contenant le tissu à étudier avec le plan confocal cF1 dans lequel est placé le premier sténopé 11. Autrement dit, le premier sténopé 11 est centré sur le premier foyer image de l'objectif optique 3 de sorte à ne laisser passer que les rayons lumineux issus du premier foyer objet de l'objectif optique, lequel correspond au plan F contenant le tissu à étudier. Ainsi, seuls les 30 photons provenant du plan focal F passent le sténopé 11 et participent à la mesure spectroscopique. La lumière provenant des plans adjacents à F est arrêtée par les bords du trou. Le dispositif de mesure optique 1 permet donc de sélectionner la profondeur de la couche mesurée spectroscopiquement.
3032606 5 Le dispositif de mesure optique 1 comporte avantageusement un filtre 15 positionné entre le récepteur photosensible 4 et le premier sténopé 11, ledit filtre 15 étant adapté pour ne laisser passer que les rayonnements appartenant à la bande de fréquence à analyser.
5 Le dispositif de mesure optique 1 comprend en outre une unité de commande 20 configurée pour analyser les rayons lumineux reçus par le récepteur photosensible 4, et comparer les résultats de l'analyse avec des données connues. Le procédé comprend les étapes de : 10 - mise en place du dispositif de mesure optique 1 en regard d'une surface de peau 10 du sujet, de sorte que le foyer objet de l'élément optique soit positionné à une profondeur de peau prédéterminée, réception par le récepteur photosensible 4 des rayons lumineux issus du premier foyer objet, à la profondeur de peau prédéterminée, 15 - analyse des rayons lumineux reçus par le récepteur photosensible 4, et comparaison des résultats de l'analyse avec les données connues, de sorte à déterminer le paramètre physiologique d'intérêt du sujet. Dans un mode de réalisation particulier, le paramètre physiologique à déterminer est 20 la température corporelle du sujet. La température corporelle du sujet est déterminée en analysant l'intensité du rayonnement lumineux présentant une longueur d'onde infrarouge comprise entre 700nm et 1mm émis par la peau. Le récepteur photosensible 4 est adapté pour détecter les rayons lumineux présentant une longueur d'onde infrarouge comprise entre 700nm et 1mm. La profondeur de peau prédéterminée est comprise dans le derme ou 25 hypoderme, de préférence entre 100pm et 1.5mm depuis la surface cutanée 10. Plus préférentiellement, la profondeur de peau prédéterminée est supérieure à 0.5mm depuis la surface cutanée 10. Dans un second mode de réalisation, le procédé selon la revendication 1 est mis en 30 oeuvre par un dispositif de mesure 1 bis, comme illustré par la figure 2. Le dispositif de mesure 1 bis comporte, outre le récepteur photosensible 4, l'objectif 3, le premier sténopé 11 et l'unité de commande 20 décrits précédemment : 3032606 6 - au moins une source de lumière 2, typiquement un ou plusieurs lasers ou diodes, - un miroir semi-réfléchissant 5 positionné entre le détecteur 4 et le tissu à étudier, 5 - un deuxième sténopé 21 positionné dans un deuxième plan confocal cF2 qui est le conjugué, par l'objectif 3 et le miroir semi-réfléchissant 4, du plan focal F contenant le tissu à analyser. L'objectif optique 3 comprend un deuxième foyer objet et un deuxième foyer image, le 10 deuxième foyer image étant confondu avec le premier foyer objet. Le second sténopé 21 est centré sur le deuxième foyer objet de sorte à ne laisser passer que les rayons lumineux émis par la ou les sources de lumière issus du deuxième foyer objet.
15 On comprendra que de cette manière l'illumination est concentrée sur le pan focal F. Le miroir plan semi-réfléchissant 5 est configure pour transmettre les rayons lumineux émis par la source de lumière vers l'objectif optique, et pour transmettre les rayons lumineux issus du premier foyer objet vers le détecteur photosensible 4.
20 Ainsi, seuls les photons provenant du plan focal F passent le sténopé 11 et participent à la mesure spectroscopique. La lumière provenant des plans adjacents (floue) est arrêtée par les bords du trou. Il est ainsi possible d'obtenir une coupe optique nette correspondant uniquement au plan focal. Il y a donc sélection de la profondeur de la couche mesurée 25 spectroscopiquement. Le dispositif de mesure 1 bis peut en outre comporter une première lame polarisante 12 positionnée entre le premier sténopé 11 et le miroir semi-réfléchissant 5 et une seconde lame polarisante 22 entre le second sténopé 21 et le miroir semi-réfléchissant 5. Les axes de 30 polarisation des deux lames 12 et 22 sont perpendiculaires de sorte que les photons provenant de la source lumineuse 2 et issus de la réflexion à la surface de la peau 10 ne parviennent pas au détecteur 4. En effet, la réflexion ne modifiant pas la polarisation, ces photons polarisés par la lame polarisante 22 seront absorbés par la lame polarisante 12. A 3032606 7 l'inverse, les photons absorbés et réémis dans le plan F par les molécules photoactives de la peau 10, voit leur polarisation modifié et peuvent traverser la lame polarisante F. Le procédé comprend en outre les étapes de : 5 émission de rayons lumineux par la source de lumière 2 vers le deuxième foyer image, à la profondeur de peau prédéterminée, réception des rayons lumineux émis par la ou les sources de lumière, réfléchis par la peau et issus du premier foyer objet, à la profondeur de peau prédéterminée, par le récepteur photosensible 4, 10 - détermination du taux d'absorption par la peau des rayons lumineux émis par la source de lumière à partir de l'analyse des rayons lumineux reçus par le récepteur photosensible 4, et comparaison du taux d'absorption déterminé avec les données connues, de sorte à déterminer le paramètre physiologique du sujet.
15 On comprendra en effet que dans la mesure où l'on contrôle l'émission et la réception des rayons lumineux vers/depuis le plan focal F correspondant à la profondeur de peau prédéterminée, il est possible de connaître le taux d'absorption par la peau en comparant les rayons émis par la ou les sources de lumière via le deuxième sténopé 21 vers le plan focal F et les rayons émis depuis le plan focal F vers le récepteur 4 via le premier sténopé 11.
20 Dans un mode de réalisation particulier, le paramètre physiologique à déterminer est le taux cutané de bilirubine. Dans ce cas, le dispositif 1 bis comprend au moins trois sources de lumières chacune émettant des rayonnements des longueurs d'onde différentes comprise entre 400 et 800nm. Les longueurs d'onde émises sont également spécifiques à 25 l'identification de la dopa-mélanine des globules rouge et de la bilirubine. De préférence, le dispositif 1 bis comprend de trois à sept sources de lumière. La profondeur de peau prédéterminée est comprise dans ce cas au derme ou à l'hypoderme et est supérieure à 0.2mm.
30 Dans un autre mode de réalisation particulier, le paramètre physiologique à déterminer est le taux sanguin de saturation en oxygène et en monoxyde de carbone. Dans ce cas, le dispositif 'ibis comprend deux sources de lumière 2 chacune émettant des rayonnements dans différentes longueurs d'onde, une première comprise entre 620 et 680nm 3032606 8 (rouge) et une deuxième comprise entre 780 et 1mm (infrarouge). La profondeur de peau prédéterminée est comprise dans ce cas à l'hypoderme et est supérieure à 1mm. On comprendra que le procédé de mesure d'un paramètre physiologique d'un sujet tel 5 que décrit précédemment est particulièrement avantageux dans la mesure où il permet au moyen de l'objectif 3 et du ou des sténopés 11 et 21 de ne recevoir que les rayons lumineux provenant du plan focal F placé à la profondeur de peau souhaitée, réduisant de ce fait considérablement les imprécisions de mesure qui pourraient être induites par des rayonnements lumineux parasites.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de mesure d'un paramètre physiologique d'un sujet pouvant être mis en oeuvre au moyen d'un dispositif de mesure optique (1,1bis) comprenant : - un axe optique sur lequel est agencé un objectif optique comprenant un premier foyer objet et un premier foyer image, - un premier plan comprenant un sténopé (21) centré sur le premier foyer image de l'objectif optique de sorte à ne laisser passer que les rayons lumineux issus du premier foyer objet de l'objectif optique, - un récepteur photosensible (4) destiné à recevoir les rayons lumineux issus du premier foyer image, en aval du sténopé, - une unité de commande configurée pour analyser les rayons lumineux reçus par lé récepteur photosensible (4), et comparer les résultats de l'analyse avec des données connues, ledit procédé comprenant les étapes de : mise en place du dispositif de mesure optique (1, 1 bis) en regard d'une surface de peau (10) du sujet, de sorte que le foyer objet de l'élément optique soit positionné à une profondeur de peau prédéterminée, réception par le récepteur photosensible (4) des rayons lumineux issus du premier foyer objet, à la profondeur de peau prédéterminée, - analyse des rayons lumineux reçus par le récepteur photosensible (4), et détermination dudit paramètre physiologique du sujet à partir des caractéristiques des rayons lumineux reçus.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le paramètre physiologique à déterminer est la température corporelle d'un sujet.
  3. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel les rayons lumineux présentant une longueur d'onde infrarouge comprise entre 700nm et lmm sont analysés.
  4. 4. Procédé selon la revendication 2 ou la revendication 3, dans lequel la profondeur de peau prédéterminée est comprise dans le derme ou hypoderme, de préférence entre 100pm et 1.5mm de profondeur. 3032606 10
  5. 5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel : - l'objectif optique comprend un deuxième foyer objet et un deuxième foyer image, le deuxième foyer image étant confondu avec le premier foyer objet, 5 - le dispositif de mesure (1 bis) comprend en outre : - au moins une source de lumière (2), - un deuxième plan comprenant un sténopé centré sur le deuxième foyer objet de sorte à ne laisser passer que les rayons lumineux émis par la source de lumière issus du deuxième foyer objet, 10 - un miroir plan semi-réfléchissant (5), ledit miroir étant configuré pour transmettre les rayons lumineux émis par la source de lumière vers l'objectif optique, et pour transmettre les rayons lumineux issus du premier foyer objet vers le détecteur photosensible (4), ledit procédé comprenant en outre les étapes de : - émission de rayons lumineux par la source de lumière (2) vers le deuxième foyer 15 image, à la profondeur de peau prédéterminée, - réception des rayons lumineux émis par la source de lumière, réfléchis par la peau et issus du premier foyer objet, à la profondeur de peau prédéterminée, par le récepteur photosensible (4), - mesure du taux d'absorption par la peau des rayons lumineux émis par la ou les 20 sources de lumière à partir de l'analyse des rayons lumineux reçus par le récepteur photosensible (4), et détermination du paramètre physiologique du sujet à partir du taux d'absorption mesuré.
  6. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le paramètre physiologique à 25 déterminer est le taux cutané de bilirubine.
  7. 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel les rayons lumineux émis par la ou les sources de lumière (2) présentent une longueur d'onde comprise entre 400 et 800nm. 30 3032606 11
  8. 8. Procédé selon la revendication 6 ou la revendication 7, dans lequel la profondeur de peau prédéterminée est comprise dans l'hypoderme, et est de préférence supérieure à 1mm. 5
  9. 9. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le paramètre physiologique à déterminer est le taux sanguin de saturation en oxygène et en monoxyde de carbone.
  10. 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel on analyse les rayons lumineux 10 issus de deux sources de lumière, émettant chacune des rayons lumineux de longueurs d'onde différentes, une première comprise entre 620 et 680 nm et une deuxième comprise entre 780nm et 1mm.
  11. 11. Procédé selon la revendication 9 ou la revendication 10, dans lequel la 15 profondeur de peau prédéterminée est comprise dans le derme ou l'hypoderme, et est de préférence supérieure à 0.2mm.
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