FR3112391A1 - Apparatus for determining the hemoglobin or hematocrit level of a circulating fluid - Google Patents
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Abstract
Abrégé descriptif : L’invention concerne un appareil de détermination du taux d’hématocrite et/ou du taux d’hémoglobine d’un liquide en circulation dans une portion tubulaire (2), comprenant : deux ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20), chaque ensemble émetteur-récepteur (10 ; 20) comprenant une source lumineuse (11 ; 21) et un capteur lumineux (12 ; 22) prévus pour être agencés de part et d’autre de la portion tubulaire (2) au niveau d’une zone de circulation du liquide pour une mesure en transmission ; la source lumineuse (11 ; 21) de chacun des deux ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) étant configurée pour émettre des faisceaux lumineux selon une longueur d’onde d’émission choisie pour correspondre à un point isobestique de l’hémoglobine ; chaque ensemble émetteur-récepteur (10 ; 20) comprenant en outre un système de collimation (13 ; 23) du faisceau lumineux émis depuis la source lumineuse (11 ; 21) correspondante en direction du capteur lumineux (12 ; 22) correspondant. Figure de référence : figure 6The invention relates to an apparatus for determining the hematocrit level and/or the hemoglobin level of a liquid circulating in a tubular portion (2), comprising: two transmitter-receiver assemblies (10; 20) , each transmitter-receiver assembly (10; 20) comprising a light source (11; 21) and a light sensor (12; 22) provided to be arranged on either side of the tubular portion (2) at the level of a liquid circulation area for transmission measurement; the light source (11; 21) of each of the two transmitter-receiver assemblies (10; 20) being configured to emit light beams according to an emission wavelength chosen to correspond to an isosbestic point of hemoglobin; each transmitter-receiver assembly (10; 20) further comprising a collimation system (13; 23) of the light beam emitted from the corresponding light source (11; 21) in the direction of the corresponding light sensor (12; 22). Reference Figure: Figure 6
Description
La présente divulgation concerne un appareil et une méthode pour la détermination d’un paramètre sanguin d’un liquide en circulation, en particulier pour la détermination du taux d’hémoglobine et/ou du taux d’hématocrite du liquide en circulation. La présente divulgation trouve une application particulièrement avantageuse pour des applications médicales, par exemple pour l’analyse de liquide hémorragique en circulation dans un tube.The present disclosure relates to an apparatus and a method for the determination of a blood parameter of a circulating liquid, in particular for the determination of the hemoglobin level and/or the hematocrit level of the circulating liquid. The present disclosure finds a particularly advantageous application for medical applications, for example for the analysis of hemorrhagic liquid circulating in a tube.
ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART
Il existe de nombreuses applications médicales pour lesquelles le suivi des paramètres sanguins permettant de qualifier le liquide hémorragique du patient est nécessaire. Suivre l’évolution du taux d’hémoglobine et/ou du taux d’hématocrite d’un liquide hémorragique peut par exemple être utile dans certaines interventions, notamment chirurgicales. En particulier, lorsque le liquide hémorragique d’un patient doit subir un traitement spécifique, il est avantageux de pouvoir suivre en continu l’évolution de ces paramètres sanguins.There are many medical applications for which monitoring blood parameters to qualify the patient's hemorrhagic fluid is necessary. Monitoring the evolution of the hemoglobin level and/or the hematocrit level of a hemorrhagic liquid can for example be useful in certain procedures, in particular surgical procedures. In particular, when the haemorrhagic fluid of a patient must undergo a specific treatment, it is advantageous to be able to continuously monitor the evolution of these blood parameters.
Un exemple particulier et non limitatif où il est utile de pouvoir suivre l’évolution des paramètres sanguins est le traitement de liquide hémorragique en vue d’une autotransfusion de sang chez un patient. L’autotransfusion ou transfusion autologue, à savoir la transfusion chez un patient de son propre sang, est de plus en plus pratiquée lors d’interventions chirurgicales, puisqu’elle évite les incompatibilités qui peuvent survenir lors de transfusions homologues ou allogéniques. L’autotransfusion évite de plus la transmission de maladies infectieuses.A particular and non-limiting example where it is useful to be able to follow the evolution of blood parameters is the treatment of haemorrhagic fluid with a view to autotransfusion of blood in a patient. Autotransfusion or autologous transfusion, i.e. the transfusion of a patient's own blood, is increasingly practiced during surgical procedures, since it avoids the incompatibilities that can occur during homologous or allogeneic transfusions. Autotransfusion also prevents the transmission of infectious diseases.
Pour un bon fonctionnement de ces systèmes de traitement de liquide hémorragique, il est impératif de pouvoir suivre en temps réel l’évolution de la concentration en hémoglobine ou du taux d’hématocrite dans le liquide en cours de traitement puisque l’évolution des paramètres sanguins de ce liquide peut permettre de piloter le système de traitement. Une des difficultés réside dans le fait que le liquide dont on souhaite connaitre le taux d’hémoglobine et/ou d’hématocrite est en circulation, en général des tubulures souples, ce qui vient complexifier la détection. En outre, il est nécessaire d’appliquer des méthodes de détection spécifiques pour compenser les pertes de sensibilité de la détection dues au mouvement du liquide. Par ailleurs, les systèmes de traitement de liquide hémorragique (notamment en vue d’autotransfusion) étant en général utilisé dans des situations d’urgence, il est important que l’ensemble du système puisse être utilisable immédiatement, en évitant dans la mesure du possible toute étape de calibration préalable, y compris s’agissant du composant permettant de déterminer le taux d’hémoglobine et/ou d’hématocrite du liquide hémorragique à traiter.For proper operation of these haemorrhagic fluid treatment systems, it is imperative to be able to follow in real time the evolution of the hemoglobin concentration or the hematocrit level in the liquid being treated since the evolution of the blood parameters of this liquid can be used to control the treatment system. One of the difficulties lies in the fact that the liquid whose hemoglobin and/or hematocrit level is to be known is in circulation, generally flexible tubing, which complicates detection. In addition, it is necessary to apply specific detection methods to compensate for losses in detection sensitivity due to liquid movement. Furthermore, as haemorrhagic fluid treatment systems (particularly for autotransfusion) are generally used in emergency situations, it is important that the entire system can be used immediately, avoiding as far as possible any prior calibration step, including with regard to the component making it possible to determine the hemoglobin and/or hematocrit level of the haemorrhagic liquid to be treated.
Dans l’article intitulé « Noninvasive and Continuous Hematocrit Measurement by Optical Method without Calibration » publié par SHOTA EKUNI et YOSHIYUKI SANKAI dans « Electronics and Communications in Japan, Vol. 99, No. 9, 2016 », il a été proposé une méthode et un système de détection optique pour la détermination du taux d’hématocrite d’un liquide en circulation dans un tube et évitant une calibration préalable du système de détection. Le système optique proposé est constitué de deux ensembles émetteur-récepteur fonctionnant en rétrodiffusion, chaque ensemble émetteur-récepteur étant agencé sur un support respectif. Les deux supports sont prévus pour être attachés l’un à l’autre tout en venant entourer une portion tubulaire à travers laquelle circule le liquide dont le taux d’hématocrite est à déterminer, sans toutefois venir déformer cette portion tubulaire. Les deux ensembles émetteur-récepteur fonctionnent selon des longueurs d’onde différentes correspondant à des points isobestiques de l’hémoglobine, à savoir à 810 nm et 1300 nm, et de manière alternée pour éviter des interférences dans les mesures. Selon cet article, la distance entre l’émetteur et le récepteur influe de manière importante sur la fiabilité de la détermination du taux d’hématocrite et il apparait donc nécessaire de la garder la plus faible possible (inférieure à 4 mm). Cela entraine en pratique des contraintes importantes en termes de fabrication et d’application.In the article entitled “Noninvasive and Continuous Hematocrit Measurement by Optical Method without Calibration” published by SHOTA EKUNI and YOSHIYUKI SANKAI in “Electronics and Communications in Japan, Vol. 99, No. 9, 2016”, a method and an optical detection system have been proposed for determining the hematocrit level of a liquid circulating in a tube and avoiding prior calibration of the detection system. The proposed optical system consists of two transmitter-receiver assemblies operating in backscatter, each transmitter-receiver assembly being arranged on a respective support. The two supports are designed to be attached to each other while surrounding a tubular portion through which the liquid whose hematocrit level is to be determined circulates, without however deforming this tubular portion. The two transmitter-receiver sets operate at different wavelengths corresponding to isosbestic points of hemoglobin, namely at 810 nm and 1300 nm, and alternately to avoid interference in the measurements. According to this article, the distance between the transmitter and the receiver has a significant influence on the reliability of the determination of the hematocrit level and it therefore appears necessary to keep it as low as possible (less than 4 mm). In practice, this leads to significant constraints in terms of manufacturing and application.
Un but de la présente invention est de proposer un appareil de détermination d’un paramètre sanguin tel que la concentration en hémoglobine (appelée également taux d’hémoglobine) et/ou le taux d’hématocrite pouvant être utilisé pour un liquide en circulation dans une portion tubulaire ayant un diamètre quelconque, notamment un tube souple utilisé en milieu médical.An object of the present invention is to propose an apparatus for determining a blood parameter such as the hemoglobin concentration (also called hemoglobin level) and/or the hematocrit level which can be used for a liquid in circulation in a tubular portion having any diameter, in particular a flexible tube used in a medical environment.
Un autre but de l’invention est de proposer un appareil de détermination du taux d’hémoglobine et/ou du taux d’hématocrite d’un liquide en circulation dans une portion tubulaire présentant une fiabilité accrue, et permettant notamment des mesures dans une gamme large des taux. Par exemple, un but est de permettre des mesures de taux d’hématocrite aussi bien pour des taux d’hématocrite faibles, c'est-à-dire inférieurs ou égaux à 30%, que pour des taux d’hématocrite élevés, c'est-à-dire supérieurs à 30%. En particulier, un but de la présente invention est de proposer un appareil permettant de déterminer des taux d’hématocrite au moins compris dans la gamme de 5% à 60%, et notamment entre 20% et 50%.Another object of the invention is to propose an apparatus for determining the hemoglobin level and/or the hematocrit level of a liquid circulating in a tubular portion having increased reliability, and in particular allowing measurements in a range range of rates. For example, one aim is to allow hematocrit level measurements both for low hematocrit levels, that is to say less than or equal to 30%, and for high hematocrit levels, that is to say i.e. greater than 30%. In particular, an object of the present invention is to provide an apparatus for determining hematocrit levels at least within the range of 5% to 60%, and in particular between 20% and 50%.
Un autre but de la présente invention est de proposer un appareil de détermination du taux d’hémoglobine et/ou du taux d’hématocrite d’un liquide en circulation dans une portion tubulaire qui peut être positionné sur cette portion tubulaire de manière simple, sans avoir notamment à modifier cette portion tubulaire, et sans avoir à stopper la circulation du liquide le cas échéant. Avantageusement, l’appareil de détermination du taux d’hémoglobine et/ou du taux d’hématocrite proposé peut être directement utilisé sur un système de traitement d’un liquide, par exemple un système de traitement de liquide hémorragique pour de l’autotransfusion, en utilisant les tubulures préexistantes dans le système de traitement, sans avoir à démonter les éléments de ce système de traitement notamment.Another object of the present invention is to provide an apparatus for determining the hemoglobin level and/or the hematocrit level of a liquid circulating in a tubular portion which can be positioned on this tubular portion in a simple manner, without in particular having to modify this tubular portion, and without having to stop the circulation of the liquid if necessary. Advantageously, the device for determining the hemoglobin level and/or the hematocrit level proposed can be used directly on a system for treating a liquid, for example a system for treating hemorrhagic liquid for autotransfusion, by using the pre-existing pipes in the treatment system, without having to dismantle the elements of this treatment system in particular.
Encore un but de la présente invention est de proposer un appareil de détermination du taux d’hémoglobine et/ou du taux d’hématocrite pouvant être utilisé pour un liquide circulant dans une portion tubulaire à un débit important (typiquement supérieur à 1000 ml/min, par exemple de l’ordre de 2000 ml/min) sans toutefois venir substantiellement perturber le flux de ce liquide en circulation, pour éviter de possibles effets néfastes sur le liquide, par exemple pour éviter de créer une hémolyse pour une circulation de liquide hémorragique.Another object of the present invention is to provide an apparatus for determining the hemoglobin level and/or the hematocrit level which can be used for a liquid circulating in a tubular portion at a high flow rate (typically greater than 1000 ml/min , for example of the order of 2000 ml/min) without however substantially disturbing the flow of this liquid in circulation, to avoid possible harmful effects on the liquid, for example to avoid creating hemolysis for a circulation of hemorrhagic liquid .
A cette fin, on propose un appareil de détermination du taux d’hématocrite et/ou du taux d’hémoglobine d’un liquide en circulation dans une portion tubulaire, comprenant :
deux ensembles émetteur-récepteur, chaque ensemble émetteur-récepteur comprenant une source lumineuse et un capteur lumineux prévus pour être agencés de part et d’autre de la portion tubulaire au niveau d’une zone de circulation du liquide pour une mesure en transmission ;
la source lumineuse de chacun des deux ensembles émetteur-récepteur étant configurée pour émettre des faisceaux lumineux selon une longueur d’onde d’émission choisie pour correspondre à un point isobestique de l’hémoglobine ;
chaque ensemble émetteur-récepteur comprenant en outre un système de collimation du faisceau lumineux émis depuis la source lumineuse correspondante en direction du capteur lumineux correspondant.To this end, an apparatus for determining the hematocrit level and/or the hemoglobin level of a liquid circulating in a tubular portion is proposed, comprising:
two emitter-receiver assemblies, each emitter-receiver assembly comprising a light source and a light sensor provided to be arranged on either side of the tubular portion at the level of a liquid circulation zone for a transmission measurement;
the light source of each of the two emitter-receiver assemblies being configured to emit light beams according to an emission wavelength chosen to correspond to an isosbestic point of hemoglobin;
each transmitter-receiver assembly further comprising a system for collimating the light beam emitted from the corresponding light source in the direction of the corresponding light sensor.
Des aspects préférés mais non limitatifs de l’un ou l’autre de cet appareil, pris seuls ou en combinaison, sont les suivants :Preferred but non-limiting aspects of either of this apparatus, taken alone or in combination, are as follows:
- les sources lumineuses respectives des deux ensembles émetteur-récepteur sont configurées pour émettre des faisceaux lumineux à deux longueurs d’onde d’émission différentes ;the respective light sources of the two transmitter-receiver assemblies are configured to emit light beams at two different emission wavelengths;
- au moins une des sources lumineuses des ensembles émetteur-récepteur est configurée pour émettre des faisceaux lumineux selon une longueur d’onde d’émission choisie pour une absorption des faisceaux lumineux sensiblement identique dans de l’eau ou dans du plasma ;at least one of the light sources of the transmitter-receiver sets is configured to emit light beams according to an emission wavelength chosen for substantially identical absorption of the light beams in water or in plasma;
- au moins un, et de préférence chaque, système de collimation comprend un ensemble de lentille(s) amont ayant un plan focal et étant positionné entre la source lumineuse et le capteur lumineux correspondants du côté de la source lumineuse par rapport à la portion tubulaire, la source lumineuse étant positionnée à plus ou moins 10 mm du plan focal de l’ensemble de lentille(s) amont, et de préférence dans plan focal de l’ensemble de lentille(s) amont ;at least one, and preferably each, collimation system comprises a set of upstream lens(es) having a focal plane and being positioned between the light source and the corresponding light sensor on the side of the light source with respect to the tubular portion, the light source being positioned at more or less 10 mm from the focal plane of the assembly of upstream lens(es), and preferably in the focal plane of the assembly of upstream lens(es);
- au moins un, et de préférence chaque, système de collimation comprend un ensemble de lentille(s) aval ayant un plan focal et étant positionné entre la source lumineuse et le capteur lumineux correspondants du côté du capteur lumineux par rapport à la portion tubulaire, le capteur lumineux étant positionné à plus ou moins 10 mm du plan focal de l’ensemble de lentille(s) aval, et de préférence dans plan focal de l’ensemble de lentille(s) aval ;at least one, and preferably each, collimation system comprises a set of downstream lens(es) having a focal plane and being positioned between the light source and the corresponding light sensor on the side of the light sensor with respect to the tubular portion, the light sensor being positioned at more or less 10 mm from the focal plane of the assembly of downstream lens(es), and preferably in the focal plane of the assembly of downstream lens(es);
- au moins un, et de préférence chaque, système de collimation comprend un ensemble de lentille(s) aval ayant un plan focal et étant positionné entre la source lumineuse et le capteur lumineux correspondants du côté du capteur lumineux par rapport à la portion tubulaire, l’ensemble de lentille(s) aval est positionné de sorte que les faisceaux lumineux en sortie de la paroi de sortie de la portion tubulaire convergent à plus ou moins 10 mm du plan focal de l’ensemble de lentille(s) aval, et de préférence dans plan focal de l’ensemble de lentille(s) aval ;at least one, and preferably each, collimation system comprises a set of downstream lens(es) having a focal plane and being positioned between the light source and the corresponding light sensor on the side of the light sensor with respect to the tubular portion, the assembly of downstream lens(es) is positioned so that the light beams leaving the output wall of the tubular portion converge at more or less 10 mm from the focal plane of the assembly of downstream lens(es), and preferably in the focal plane of the set of downstream lens(es);
- au moins un, et de préférence chaque, système de collimation comprend un diaphragme amont positionné entre la source lumineuse et le capteur lumineux correspondants du côté de la source lumineuse par rapport à la portion tubulaire, le diaphragme amont étant prévu pour laisser passer une portion centrale des faisceaux lumineux émis par la source lumineuse en direction du capteur lumineux et pour stopper une portion périphérique des faisceaux lumineux émis par la source lumineuse ;at least one, and preferably each, collimation system comprises an upstream diaphragm positioned between the light source and the corresponding light sensor on the side of the light source with respect to the tubular portion, the upstream diaphragm being provided to allow a central portion to pass light beams emitted by the light source in the direction of the light sensor and to stop a peripheral portion of the light beams emitted by the light source;
- au moins un, et de préférence chaque, système de collimation comprend un diaphragme aval positionné entre la source lumineuse et le capteur lumineux correspondants du côté du capteur lumineux par rapport à la portion tubulaire, le diaphragme aval étant prévu pour laisser passer une portion centrale des faisceaux lumineux transmis à travers la portion tubulaire en direction du capteur lumineux et pour stopper une portion périphérique des faisceaux lumineux transmis à travers la portion tubulaire ;at least one, and preferably each, collimation system comprises a downstream diaphragm positioned between the light source and the corresponding light sensor on the side of the light sensor with respect to the tubular portion, the downstream diaphragm being provided to allow a central portion of the light beams transmitted through the tubular portion towards the light sensor and to stop a peripheral portion of the light beams transmitted through the tubular portion;
- au moins un, et de préférence chaque, système de collimation comprend un filtre amont positionné entre la source lumineuse et le capteur lumineux correspondants du côté de la source lumineuse par rapport à la portion tubulaire, et/ou un filtre aval positionné entre la source lumineuse et le capteur lumineux correspondants du côté du capteur lumineux par rapport à la portion tubulaire, les filtres amont et aval du système de collimation d’un ensemble émetteur-récepteur étant prévus pour filtrer au moins la longueur d’onde d’émission de la source lumineuse de l’autre ensemble émetteur-récepteur ;at least one, and preferably each, collimation system comprises an upstream filter positioned between the light source and the corresponding light sensor on the side of the light source with respect to the tubular portion, and/or a downstream filter positioned between the light source and the corresponding light sensor on the side of the light sensor with respect to the tubular portion, the upstream and downstream filters of the collimation system of a transmitter-receiver assembly being provided to filter at least the emission wavelength of the source light of the other transmitter-receiver assembly;
- l’appareil est tel que la source lumineuse d’un premier des deux ensembles émetteur-récepteur est configurée pour émettre des faisceaux lumineux à une longueur d’onde comprise entre 780 nm et 840 nm, de préférence comprise entre 800 nm et 820 nm, et de préférence encore égale à 810 nm ; et la source lumineuse d’un deuxième des deux ensembles émetteur-récepteur est configurée pour émettre des faisceaux lumineux à une longueur d’onde comprise entre 1270 nm et 1330 nm, de préférence comprise entre 1290 nm et 1310 nm, et de préférence encore égale à 1300 nm ;the device is such that the light source of a first of the two transmitter-receiver assemblies is configured to emit light beams at a wavelength between 780 nm and 840 nm, preferably between 800 nm and 820 nm, and more preferably equal to 810 nm; and the light source of a second of the two transmitter-receiver assemblies is configured to emit light beams at a wavelength comprised between 1270 nm and 1330 nm, preferably comprised between 1290 nm and 1310 nm, and more preferably equal at 1300nm;
- les sources lumineuses des ensembles émetteur-récepteur sont positionnés du même côté par rapport à la portion tubulaire ;the light sources of the transmitter-receiver assemblies are positioned on the same side with respect to the tubular portion;
- l’appareil comprend en outre un système de contrôle des ensembles émetteur-récepteur, le système de contrôle comprenant des moyens de synchronisation des sources lumineuses et/ou des moyens de modification de la puissance émise par les sources lumineuses ;the apparatus further comprises a system for controlling the transmitter-receiver sets, the control system comprising means for synchronizing the light sources and/or means for modifying the power emitted by the light sources;
- les ensembles émetteur-récepteur sont assemblés sur un unique support ayant une rainure destinée à recevoir la portion tubulaire ;the transmitter-receiver assemblies are assembled on a single support having a groove intended to receive the tubular portion;
- l’appareil comprend en outre un couvercle prévu pour recouvrir au moins partiellement la rainure, ledit couvercle comprenant une portion de compression destinée à maintenir en position la portion tubulaire positionnée dans la rainure ;the device further comprises a cover provided to at least partially cover the groove, said cover comprising a compression portion intended to hold in position the tubular portion positioned in the groove;
- les sources lumineuses et tous éléments des ensembles émetteur-récepteur prévus pour être du côté de la source lumineuse correspondante par rapport à la portion tubulaire sont assemblés sur un support amont, et les capteurs lumineux et tous éléments des ensembles émetteur-récepteur prévus pour être du côté du capteur lumineux correspondant par rapport à la portion tubulaire sont assemblés sur un support aval distinct du support amont, les supports aval et amont ayant des formes complémentaires prévues pour être couplées de manière à enserrer la portion tubulaire ;the light sources and all elements of the transmitter-receiver assemblies provided to be on the side of the corresponding light source with respect to the tubular portion are assembled on an upstream support, and the light sensors and all elements of the transmitter-receiver assemblies provided to be on the side of the corresponding light sensor with respect to the tubular portion are assembled on a separate downstream support from the upstream support, the downstream and upstream supports having complementary shapes intended to be coupled so as to grip the tubular portion;
- l’appareil comprend un système de déformation de la portion tubulaire en regard des ensembles émetteur-récepteur, le système de déformation étant prévu pour déformer une section circulaire de la portion tubulaire en une section ellipsoïdale ;the apparatus comprises a system for deforming the tubular portion facing the transmitter-receiver assemblies, the deformation system being provided for deforming a circular section of the tubular portion into an ellipsoidal section;
- les sources lumineuses et tous éléments des ensembles émetteur-récepteur prévus pour être du côté de la source lumineuse correspondante par rapport à la portion tubulaire sont positionnés d’un côté d’un grand axe définissant la section ellipsoïdale, et les capteurs lumineux et tous éléments des ensembles émetteur-récepteur prévus pour être du côté du capteur lumineux correspondant par rapport à la portion tubulaire sont positionnés de l’autre côté du grand axe définissant la section ellipsoïdale ;the light sources and all elements of the transmitter-receiver assemblies provided to be on the side of the corresponding light source with respect to the tubular portion are positioned on one side of a major axis defining the ellipsoidal section, and the light sensors and all elements transmitter-receiver assemblies provided to be on the side of the corresponding light sensor with respect to the tubular portion are positioned on the other side of the major axis defining the ellipsoidal section;
- la section ellipsoïdale est définie par un grand rayon (Ra) le long du grand axe et par un petit rayon (Rb) le long d’un petit axe perpendiculaire au grand axe, la section ellipsoïdale ayant, dans un état déformé de la portion tubulaire, un petit rayon (Rb) ayant une longueur comprise entre 30% et 70%, et de préférence de l’ordre de 50%, du rayon de la section circulaire de la portion tubulaire en état non-déformé.the ellipsoidal section is defined by a major radius (Ra) along the major axis and by a minor radius (Rb) along a minor axis perpendicular to the major axis, the ellipsoidal section having, in a deformed state of the tubular portion , a small radius (Rb) having a length of between 30% and 70%, and preferably of the order of 50%, of the radius of the circular section of the tubular portion in the undeformed state.
DESCRIPTION DES FIGURESDESCRIPTION OF FIGURES
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and not limiting and must be read in conjunction with the appended drawings, in which:
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Dans le reste de la description, on parlera de la détermination du taux d’hématocrite d’un liquide en circulation mais les enseignements pourront être appliqués pour d’autres types de paramètres sanguins comme le taux d’hémoglobine par exemple.In the rest of the description, we will talk about the determination of the hematocrit level of a circulating liquid but the teachings can be applied to other types of blood parameters such as the hemoglobin level for example.
Appareil pour la détermination du taux d’hématocrite d’un liquide en circulationApparatus for determining the hematocrit level of a circulating liquid
A la
L’appareil 1 de détermination du taux d’hématocrite proposé peut être utilisé pour déterminer le taux d’hématocrite de tout type de liquide mais il est particulièrement adapté pour déterminer le taux d’hématocrite de liquide hémorragique tel que du sang humain, en circulation dans une tubulure, par exemple un tube souple utilisé de manière standard en milieu hospitalier.The apparatus 1 for determining the hematocrit level proposed can be used to determine the hematocrit level of any type of liquid but it is particularly suitable for determining the hematocrit level of hemorrhagic liquid such as human blood, in circulation in a tubing, for example a flexible tube used as standard in a hospital environment.
Comme il sera détaillé plus loin, l’appareil 1 proposé permet de déterminer le taux d’hématocrite d’un liquide de manière non-invasive, c'est-à-dire sans avoir à intervenir sur le liquide en tant que tel, qui peut donc continuer à circuler librement dans la tubulure.As will be detailed below, the apparatus 1 proposed makes it possible to determine the hematocrit level of a liquid in a non-invasive manner, that is to say without having to intervene on the liquid as such, which can therefore continue to circulate freely in the tubing.
L’appareil 1 proposé comprend au moins deux ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20), chaque ensemble émetteur-récepteur (10 ; 20) comprenant une source lumineuse (11 ; 21) et un capteur lumineux (12 ; 22). Ces deux ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) sont utilisés pour déterminer le taux d’hématocrite du liquide en circulation dans la tubulure, les faisceaux lumineux traversant le liquide à analyser étant utilisés pour calculer le taux d’hématocrite du liquide. Le fait d’avoir deux ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) permet d’augmenter la fiabilité de l’appareil 1 puisque les mesures des deux capteur lumineux (12 ; 22) peuvent être corrélées. En outre, cela permet d’avoir une redondance qui peut être avantageuse en cas de défaillance de l’un des deux ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20).The device 1 proposed comprises at least two transmitter-receiver assemblies (10; 20), each transmitter-receiver assembly (10; 20) comprising a light source (11; 21) and a light sensor (12; 22). These two transmitter-receiver assemblies (10; 20) are used to determine the hematocrit level of the liquid circulating in the tubing, the light beams passing through the liquid to be analyzed being used to calculate the hematocrit level of the liquid. The fact of having two transmitter-receiver assemblies (10; 20) makes it possible to increase the reliability of the device 1 since the measurements of the two light sensors (12; 22) can be correlated. In addition, this makes it possible to have redundancy which can be advantageous in the event of failure of one of the two transmitter-receiver assemblies (10; 20).
La source lumineuse (11 ; 21) de chacun des deux ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) est configurée pour émettre des faisceaux lumineux selon une longueur d’onde d’émission choisie pour correspondre à un point isobestique de l’hémoglobine. Il est entendu qu’un point isobestique correspond à une valeur de longueur d'onde à laquelle l'absorbance totale d'un échantillon reste constante durant une réaction chimique ou un possible changement d'état de cet échantillon. Plus précisément, un point isobestique est une longueur d’onde (λiso) à laquelle l’absorbance totale d’un chromophore reste constante peu importe l’état dans lequel il se trouve. En ce point précis plusieurs chromophores possèdent le même coefficient d’extinction molaire (α(λiso)).The light source (11; 21) of each of the two transmitter-receiver assemblies (10; 20) is configured to emit light beams according to an emission wavelength chosen to correspond to an isosbestic point of hemoglobin. It is understood that an isosbestic point corresponds to a wavelength value at which the total absorbance of a sample remains constant during a chemical reaction or a possible change of state of this sample. More specifically, an isosbestic point is a wavelength (λ iso ) at which the total absorbance of a chromophore remains constant no matter what state it is in. At this precise point, several chromophores have the same molar extinction coefficient (α(λ iso )).
Il existe pour l’hémoglobine plusieurs points isobestiques.There are several isosbestic points for hemoglobin.
Par exemple, l’oxyhémoglobine et la désoxyhémoglobine possèdent des points isobestiques à 550 nm, 570 nm et proche de 810 nm de longueur d’onde. A ces longueurs d’ondes (λiso), on peut donc obtenir une mesure liée au volume total d’hémoglobine, puisque l’absorption de la lumière à cette longueur d’onde est indépendante de l’état oxygéné ou réduit dans lequel se trouve l’hémoglobine.For example, oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin have isosbestic points at 550 nm, 570 nm, and near 810 nm wavelength. At these wavelengths (λ iso ), we can therefore obtain a measurement linked to the total volume of hemoglobin, since the absorption of light at this wavelength is independent of the oxygenated or reduced state in which find hemoglobin.
En outre, une longueur d’onde proche de 1300 nm correspond à un autre point isobestique de l’hémoglobine.Also, a wavelength close to 1300 nm corresponds to another isosbestic point of hemoglobin.
Les longueurs d’onde supérieures à 1400 nm sont aussi généralement isobestiques de l’hémoglobine, en particulier les longueurs d’onde comprises entre 1400 nm et 2200 nm. Un avantage de ces longueurs d’onde spécifiques réside dans le fait que l’absorption de la lumière à ces longueurs d’onde est sensiblement la même dans l’eau et dans le plasma. Ainsi, le taux d’hématocrite déterminé à ces longueurs d’onde sera le même quelle que soit la matrice portant les globules rouges, que cette matrice soit majoritairement composée de plasma ou qu’elle soit majoritairement composée d’eau. Ceci est particulièrement vrai pour les longueurs d’onde comprises entre 1400 nm et 1700 nm et comprises entre 1900 nm et 2200 nm. De telles longueurs d’onde sont donc particulièrement avantageuses lorsque le liquide hémorragique pour lequel le taux d’hématocrite est à déterminé est dilué plus ou moins fortement avec une solution aqueuse, telle qu’une solution saline par exemple.Wavelengths above 1400 nm are also generally isosbestic to hemoglobin, especially wavelengths between 1400 nm and 2200 nm. An advantage of these specific wavelengths is that the absorption of light at these wavelengths is about the same in water and in plasma. Thus, the hematocrit level determined at these wavelengths will be the same regardless of the matrix carrying the red blood cells, whether this matrix is mainly composed of plasma or whether it is mainly composed of water. This is especially true for wavelengths between 1400 nm and 1700 nm and between 1900 nm and 2200 nm. Such wavelengths are therefore particularly advantageous when the haemorrhagic fluid for which the hematocrit level is to be determined is diluted more or less strongly with an aqueous solution, such as a saline solution for example.
Ainsi, l’une des sources lumineuses (11 ; 21) des ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) peut par exemple être configurée pour émettre des faisceaux lumineux à une longueur d’onde comprise entre 780 nm et 840 nm, de préférence une longueur d’onde comprise entre 800 nm et 820 nm, et de préférence encore une longueur d’onde égale à 810 nm.Thus, one of the light sources (11; 21) of the transmitter-receiver assemblies (10; 20) can for example be configured to emit light beams at a wavelength comprised between 780 nm and 840 nm, preferably a wavelength comprised between 800 nm and 820 nm, and more preferably a wavelength equal to 810 nm.
L’une des sources lumineuses (11 ; 21) des ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) peut par exemple être configurée pour émettre des faisceaux lumineux à une longueur d’onde comprise entre 1270 nm et 1330 nm, de préférence une longueur d’onde comprise entre 1290 nm et 1310 nm, et de préférence encore une longueur d’onde égale à 1300 nm.One of the light sources (11; 21) of the transmitter-receiver assemblies (10; 20) can for example be configured to emit light beams at a wavelength between 1270 nm and 1330 nm, preferably a length d wave between 1290 nm and 1310 nm, and more preferably a wavelength equal to 1300 nm.
L’une des sources lumineuses (11 ; 21) des ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) peut par exemple être configurée pour émettre des faisceaux lumineux à une longueur d’onde comprise entre 1450 nm et 1550 nm, de préférence une longueur d’onde comprise entre 1490 nm et 1510 nm, et de préférence encore une longueur d’onde égale à 1500 nm.One of the light sources (11; 21) of the transmitter-receiver assemblies (10; 20) can for example be configured to emit light beams at a wavelength between 1450 nm and 1550 nm, preferably a length d wave between 1490 nm and 1510 nm, and more preferably a wavelength equal to 1500 nm.
L’une des sources lumineuses (11 ; 21) des ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) peut par exemple être configurée pour émettre des faisceaux lumineux à une longueur d’onde comprise entre 530 nm et 620 nm, de préférence une longueur d’onde comprise entre 550 nm et 600 nm, et de préférence encore une longueur d’onde égale à 550 nm, à 570 nm ou à 590 nm.One of the light sources (11; 21) of the transmitter-receiver assemblies (10; 20) can for example be configured to emit light beams at a wavelength between 530 nm and 620 nm, preferably a length d wave between 550 nm and 600 nm, and more preferably a wavelength equal to 550 nm, 570 nm or 590 nm.
Les sources lumineuses respectives (11 ; 21) des deux ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) peuvent être configurées pour émettre des faisceaux lumineux à deux longueurs d’onde d’émission identiques, mais il est avantageux que les deux sources lumineuses (11 ; 21) soient configurées pour émettre des faisceaux lumineux à deux longueurs d’onde d’émission différentes. Outre l’avantage mentionné plus haut dû à la redondance fonctionnelle des deux ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20), l’utilisation de deux sources lumineuses fonctionnant à des longueurs d’onde différentes permet une meilleure corrélation des mesures en vue du calcul du taux d’hématocrite du liquide en circulation dans la portion tubulaire 2.The respective light sources (11; 21) of the two transmitter-receiver assemblies (10; 20) can be configured to emit light beams at two identical emission wavelengths, but it is advantageous that the two light sources (11 21) are configured to emit light beams at two different emission wavelengths. In addition to the advantage mentioned above due to the functional redundancy of the two transmitter-receiver assemblies (10; 20), the use of two light sources operating at different wavelengths allows better correlation of the measurements with a view to calculating the hematocrit level of the liquid circulating in the tubular portion 2.
Selon un exemple particulier, l’une des sources lumineuses (11 ; 21) des ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) est configurée pour émettre des faisceaux lumineux à une longueur d’onde comprise entre 780 nm et 840 nm, de préférence une longueur d’onde comprise entre 800 nm et 820 nm, et de préférence encore une longueur d’onde égale à 810 nm, tandis que l’autre source lumineuse (11 ; 21) est configurée pour émettre des faisceaux lumineux à une longueur d’onde comprise entre 1270 nm et 1330 nm, de préférence une longueur d’onde comprise entre 1290 nm et 1310 nm, et de préférence encore une longueur d’onde égale à 1300 nm. Il peut par exemple être utilisé des diodes électroluminescentes (abrégé en anglais en LED pour « light-emitting diode »), comme celle proposée par la société « THORLABS » sous la référence LED810L (pour une source lumineuse à 810 nm) et celle proposée par la société « MARKTECH Optoelectronics » sous la référence MTE1300NN1-WRC (pour une source lumineuse à 1300 nm).According to a particular example, one of the light sources (11; 21) of the transmitter-receiver assemblies (10; 20) is configured to emit light beams at a wavelength comprised between 780 nm and 840 nm, preferably a wavelength between 800 nm and 820 nm, and more preferably a wavelength equal to 810 nm, while the other light source (11; 21) is configured to emit light beams at a length of wave comprised between 1270 nm and 1330 nm, preferably a wavelength comprised between 1290 nm and 1310 nm, and more preferably a wavelength equal to 1300 nm. It can for example be used light-emitting diodes (abbreviated in English as LED for “light-emitting diode”), such as that proposed by the company “THORLABS” under the reference LED810L (for a light source at 810 nm) and that proposed by the company "MARKTECH Optoelectronics" under the reference MTE1300NN1-WRC (for a light source at 1300 nm).
Comme illustré sur la
Selon un mode de réalisation avantageux, les sources lumineuses (11 ; 21) des ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) sont positionnées du même côté par rapport à la portion tubulaire 2. Cela permet notamment de faciliter le montage des différents éléments formant l’appareil 1 de détermination du taux d’hématocrite et améliore la compacité de l’appareil 1 puisque les éléments semblables et donc de même taille sont placés du même côté.According to an advantageous embodiment, the light sources (11; 21) of the transmitter-receiver assemblies (10; 20) are positioned on the same side with respect to the tubular portion 2. This makes it possible in particular to facilitate the assembly of the various elements forming the device 1 for determining the hematocrit level and improves the compactness of the device 1 since the similar elements and therefore of the same size are placed on the same side.
Avantageusement, chaque ensemble émetteur-récepteur (10 ; 20) comprend en outre un système de collimation (13 ; 23) prévu pour une collimation du faisceau lumineux émis depuis la source lumineuse (11 ; 21) correspondante en direction du capteur lumineux (12 ; 22) associé.Advantageously, each transmitter-receiver assembly (10; 20) further comprises a collimation system (13; 23) provided for collimating the light beam emitted from the corresponding light source (11; 21) in the direction of the light sensor (12; 22) partner.
Plus précisément, de tels systèmes de collimation (13 ; 23) sont configurés pour une collimation à l’infini des faisceaux lumineux en provenance des sources lumineuses (11 ; 21) en direction de la portion tubulaire 2.More precisely, such collimation systems (13; 23) are configured for infinite collimation of the light beams coming from the light sources (11; 21) in the direction of the tubular portion 2.
Lorsque les faisceaux lumineux en provenance des sources lumineuses (11 ; 21) traversent la portion tubulaire 2 dans laquelle circule le liquide, le chemin optique de ces faisceaux lumineux est modifié par la traversée de la paroi d’entrée 201 de la portion tubulaire 2, par la traversée du liquide circulant dans la portion tubulaire 2, puis par la traversée de la paroi d’entrée 202 de la portion tubulaire 2. Le fait de collimater à l’infini les faisceaux lumineux en provenance des sources lumineuses (11 ; 21) permet de faire converger les faisceaux lumineux en direction des capteurs lumineux (12 ; 22) des ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) quelle que soit la forme de la portion tubulaire, en particulier si cette portion tubulaire 2 est non déformée avec une section circulaire ou si cette portion tubulaire 2 est déformée avec une section ellipsoïdale.When the light beams from the light sources (11; 21) pass through the tubular portion 2 in which the liquid circulates, the optical path of these light beams is modified by crossing the inlet wall 201 of the tubular portion 2, by crossing the liquid circulating in the tubular portion 2, then by crossing the inlet wall 202 of the tubular portion 2. The fact of infinitely collimating the light beams coming from the light sources (11; 21) makes it possible to converge the light beams in the direction of the light sensors (12; 22) of the transmitter-receiver assemblies (10; 20) whatever the shape of the tubular portion, in particular if this tubular portion 2 is not deformed with a section circular or if this tubular portion 2 is deformed with an ellipsoidal section.
Chaque système de collimation (13 ; 23), ou au moins l’un des deux, peut par exemple comprendre un ensemble de lentille(s) amont (131 ; 231) ayant un plan focal et étant positionné entre la source lumineuse (11 ; 21) et le capteur lumineux (12 ; 22) correspondants du côté de la source lumineuse (11 ; 21) par rapport à la portion tubulaire 2. Un tel ensemble de lentille(s) amont (131 ; 231) peut être constitué d’une seule lentille ayant un plan focal unique ou d’une pluralité de lentilles dont l’assemblage permet de définir un plan focal global.Each collimation system (13; 23), or at least one of the two, can for example comprise a set of upstream lens(es) (131; 231) having a focal plane and being positioned between the light source (11; 21) and the light sensor (12; 22) corresponding to the side of the light source (11; 21) with respect to the tubular portion 2. Such a set of upstream lens(es) (131; 231) can consist of a single lens having a single focal plane or a plurality of lenses whose assembly makes it possible to define a global focal plane.
Selon un exemple de réalisation, la source lumineuse (11 ; 21) peut être positionnée à plus ou moins 10 mm du plan focal de l’ensemble de lentille(s) amont, et de préférence dans le plan focal de l’ensemble de lentille(s) amont.According to an exemplary embodiment, the light source (11; 21) can be positioned at more or less 10 mm from the focal plane of the assembly of upstream lens(es), and preferably in the focal plane of the lens assembly (s) upstream.
Par ailleurs, chaque système de collimation (13 ; 23), ou au moins l’un des deux, peut comprendre un ensemble de lentille(s) aval ayant un plan focal et étant positionné entre la source lumineuse (11 ; 21) et le capteur lumineux (12 ; 22) correspondants du côté du capteur lumineux (12 ; 22) par rapport à la portion tubulaire 2. Un tel ensemble de lentille(s) aval peut être constitué d’une seule lentille ayant un plan focal unique ou d’une pluralité de lentilles dont l’assemblage permet de définir un plan focal global.Furthermore, each collimation system (13; 23), or at least one of the two, can comprise a set of downstream lens(es) having a focal plane and being positioned between the light source (11; 21) and the light sensor (12; 22) corresponding to the side of the light sensor (12; 22) with respect to the tubular portion 2. Such a set of downstream lens(es) can consist of a single lens having a single focal plane or of a plurality of lenses whose assembly makes it possible to define a global focal plane.
Selon un exemple de réalisation illustré à la
Selon un autre exemple de réalisation, l’ensemble de lentille(s) aval est positionné de sorte que les faisceaux lumineux en sortie de la paroi de sortie 202 de la portion tubulaire 2 convergent à plus ou moins 10 mm du plan focal de l’ensemble de lentille(s) aval, et de préférence dans le plan focal de cet ensemble de lentille(s) aval. Ainsi, cet ensemble de lentille(s) aval permet de collimater à l’infini les faisceaux lumineux en direction du capteur lumineux (12 ; 22) correspondant.According to another exemplary embodiment, the set of downstream lens(es) is positioned so that the light beams leaving the exit wall 202 of the tubular portion 2 converge at more or less 10 mm from the focal plane of the set of downstream lens(es), and preferably in the focal plane of this set of downstream lens(es). Thus, this set of downstream lens(es) makes it possible to collimate the light beams in the direction of the corresponding light sensor (12; 22) to infinity.
Il est à noter que l’ensemble de lentille(s) amont et/ou l’ensemble de lentille(s) aval pourraient être montés dans l’appareil 1 de manière à pouvoir être translatés selon l’axe optique général, par exemple de manière automatisé, de sorte à pouvoir faire varier leur positionnement selon les dimensions et la déformation de la portion tubulaire 2 dans laquelle circule le liquide dont le taux d’hématocrite est à déterminer.It should be noted that the set of upstream lens(es) and/or the set of downstream lens(es) could be mounted in the device 1 so as to be able to be translated along the general optical axis, for example from automated manner, so as to be able to vary their positioning according to the dimensions and the deformation of the tubular portion 2 in which circulates the liquid whose hematocrit level is to be determined.
Par ailleurs, comme illustré à la
En complément ou en alternative, comme illustré à la
L’utilisation d’un diaphragme amont (133 ; 233) et/ou d’un diaphragme aval (134 ; 234) est particulièrement avantageux puisque cela permet de s’affranchir des faisceaux lumineux qui bruitent la réception des capteurs lumineux (12 ; 22) et viennent donc perturber les mesures de l’appareil 1. De tels diaphragmes permettent par exemple de réduire les bruits causés par les faisceaux lumineux réfléchis, diffractés ou diffusés par la portion tubulaire 2. En effet, le diaphragme amont (133 ; 233) permet de sélectionner et centrer le faisceau lumineux émis depuis la source lumineuse (11 ; 21) sur la portion tubulaire 2 afin de diminuer au maximum la diffusion et réflexion de celle-ci. Le diaphragme aval (134 ; 234) permet quant à lui de raffiner encore le signal reçu par le capteur lumineux (12 ; 22) puisqu’il ne laisse passer que les faisceaux centraux transmis par la portion tubulaire 2 tout en coupant les faisceaux parasites tels que les faisceaux lumineux réfléchis, diffractés ou diffusés par la portion tubulaire 2. Un autre avantage de l’utilisation de diaphragme(s) est qu’ils permettent d’améliorer le niveau de réception par les capteurs lumineux (12 ; 22) sans avoir à augmenter la puissance des sources lumineuses (11 ; 21) ce qui permet d’augmenter la durée de vie des composant de l’appareil 1. Il est à noter que l’utilisation de diaphragmes, notamment du diaphragme amont, sera d’autant plus privilégiée que le cône d’émission des sources lumineuses (11 ; 21) sera resserré, c'est-à-dire que les angles (α1 ; α2) des cônes d’émission des sources lumineuses (11 ; 21) sera faible, afin qu’une majeure partie du faisceau lumineux issue des sources lumineuses (11 ; 21) soit concentrée en coupant uniquement les fasceaux lumineux périphériques parasites.The use of an upstream diaphragm (133; 233) and/or of a downstream diaphragm (134; 234) is particularly advantageous since this eliminates the light beams which interfere with the reception of the light sensors (12; 22 ) and therefore disturb the measurements of the device 1. Such diaphragms make it possible, for example, to reduce the noise caused by the light beams reflected, diffracted or diffused by the tubular portion 2. Indeed, the upstream diaphragm (133; 233) makes it possible to select and center the light beam emitted from the light source (11; 21) on the tubular portion 2 in order to minimize its diffusion and reflection. The downstream diaphragm (134; 234) makes it possible to further refine the signal received by the light sensor (12; 22) since it only allows the central beams transmitted by the tubular portion 2 to pass while cutting off the parasitic beams such as than the light beams reflected, diffracted or diffused by the tubular portion 2. Another advantage of the use of diaphragm(s) is that they make it possible to improve the level of reception by the light sensors (12; 22) without having to increase the power of the light sources (11; 21) which makes it possible to increase the service life of the components of the apparatus 1. It should be noted that the use of diaphragms, in particular of the upstream diaphragm, will be all the more more preferred than the emission cone of the light sources (11; 21) will be narrowed, that is to say that the angles (α1; α2) of the emission cones of the light sources (11; 21) will be small, so that a major part of the light beam coming from the light sources (11; 2 1) or concentrated by cutting only the parasitic peripheral light beams.
En complément ou en alternative, et comme illustré à la
L’utilisation d’un filtre amont (135 ; 235) et/ou d’un filtre aval (136 ; 236) est particulièrement avantageux en ce que cela permet de limiter le faisceau lumineux reçu par un capteur lumineux (12 ; 22) particulier aux seuls faisceaux lumineux issus de la source lumineuse (11 ; 21) correspondante, tout en évitant une perturbation par des faisceaux lumineux parasites issus de l’autre source lumineuse (11 ; 21), voire des faisceaux parasites issues de la lumière ambiante.The use of an upstream filter (135; 235) and/or a downstream filter (136; 236) is particularly advantageous in that it makes it possible to limit the light beam received by a particular light sensor (12; 22) solely to the light beams from the corresponding light source (11; 21), while avoiding disturbance by parasitic light beams from the other light source (11; 21), or even parasitic beams from ambient light.
Comme il a été indiqué plus haut, il est préférable que les cônes d’émission des sources lumineuses (11 ; 21) définis par les angles (α1 ; α2) soient aussi resserrés que possibles pour que l’intensité du faisceau lumineux centré sur la portion tubulaire 2 soit la plus forte possible sans avoir à utiliser une puissance d’émission trop forte pour les sources lumineuses (11 ; 21) pour ne pas réduire la durée de vie des éléments formant l’appareil 1.As indicated above, it is preferable for the emission cones of the light sources (11; 21) defined by the angles (α1; α2) to be as tight as possible so that the intensity of the light beam centered on the tubular portion 2 is as strong as possible without having to use too high an emission power for the light sources (11; 21) so as not to reduce the service life of the elements forming the device 1.
Ainsi, les angles (α1 ; α2) des cônes d’émission des sources lumineuses (11 ; 21) est de préférence compris entre 1° et 25°, et de manière préférée entre 5° et 20°, et de préférence encore entre 10° et 15°. Il est à noter que l’angle (α1 ; α2) de cône d’émission peut dépendre de la longueur d’onde d’émission utilisée pour la source lumineuse (11 ; 21).Thus, the angles (α1; α2) of the emission cones of the light sources (11; 21) is preferably between 1° and 25°, and preferably between 5° and 20°, and more preferably between 10 ° and 15°. It should be noted that the angle (α1; α2) of the emission cone can depend on the emission wavelength used for the light source (11; 21).
Pour une source lumineuse (11 ; 21) émettant à une longueur d’onde proche de 810 nm, l’angle (α1 ; α2) de cône d’émission peut par exemple être de l’ordre de 13° (±1°).For a light source (11; 21) emitting at a wavelength close to 810 nm, the angle (α1; α2) of the emission cone can for example be of the order of 13° (±1°) .
Pour une source lumineuse (11 ; 21) émettant à une longueur d’onde proche de 1300 nm, l’angle (α1 ; α2) de cône d’émission peut par exemple être de l’ordre de 15° (±1°).For a light source (11; 21) emitting at a wavelength close to 1300 nm, the angle (α1; α2) of the emission cone can for example be of the order of 15° (±1°) .
Comme il a été précisé plus haut, l’appareil 1 de détermination du taux d’hématocrite proposé est prévu pour être positionné autour d’une portion tubulaire existante, par exemple une tubulure ou tube souple utilisé dans un système de traitement de liquide hémorragique, de sorte à permettre une détermination du taux d’hématocrite de manière non invasive.As specified above, the device 1 for determining the hematocrit level proposed is intended to be positioned around an existing tubular portion, for example a tubing or flexible tube used in a haemorrhagic liquid treatment system, so as to allow determination of the hematocrit level in a non-invasive manner.
A cette fin, l’appareil 1 comprend un ensemble support 30 sur lequel sont montés les éléments formant l’appareil 1, en particulier les ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20).To this end, the apparatus 1 comprises a support assembly 30 on which are mounted the elements forming the apparatus 1, in particular the transmitter-receiver assemblies (10; 20).
Un tel ensemble support 30 peut par exemple comprendre un unique support 31 tel qu’illustré aux figures 1 à 6, ce support 31 ayant une rainure 32 destinée à recevoir la portion tubulaire 2. Les sources lumineuses (11 ; 21) et les capteurs lumineux (12 ; 22) sont alors agencés sur le support 31 de part et d’autre de la rainure 32.Such a support assembly 30 may for example comprise a single support 31 as illustrated in FIGS. 1 to 6, this support 31 having a groove 32 intended to receive the tubular portion 2. The light sources (11; 21) and the light sensors (12; 22) are then arranged on the support 31 on either side of the groove 32.
L’ensemble support peut en outre comprendre un couvercle 33 prévu pour recouvrir au moins partiellement la rainure 32 du support 31. Un tel couvercle 33 est prévu pour empêcher le retrait de la portion tubulaire 2 qui serait insérée dans la rainure 32, ayant ainsi une fonction de verrou.The support assembly may further comprise a cover 33 provided to at least partially cover the groove 32 of the support 31. Such a cover 33 is provided to prevent the withdrawal of the tubular portion 2 which would be inserted into the groove 32, thus having a lock function.
Selon un mode de réalisation avantageux, le couvercle 33 comprend une portion de compression 331 destinée à mettre en compression la portion tubulaire 2 positionnée dans la rainure 32. Cette portion de compression 331 est adaptée pour au moins maintenir en position la portion tubulaire 2 dans la rainure 32 du support 31 de l’appareil 1.According to an advantageous embodiment, the cover 33 comprises a compression portion 331 intended to compress the tubular portion 2 positioned in the groove 32. This compression portion 331 is adapted to at least hold the tubular portion 2 in position in the groove 32 of support 31 of device 1.
Selon le mode de réalisation illustré à la
Un tel couvercle 33 peut par exemple être monté de manière articulée par rapport au support 31. Le couvercle 33 est par exemple assemblé sur l’enveloppe 34 de manière articulée et agencée de manière à être en regard de la rainure 32 du support 31.Such a cover 33 can for example be mounted in an articulated manner relative to the support 31. The cover 33 is for example assembled on the casing 34 in an articulated manner and arranged so as to face the groove 32 of the support 31.
De préférence, le couvercle 33 et/ou l’enveloppe 34 ont des surfaces externes permettant de protéger les ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) de perturbations externes, notamment de la lumière ambiante.Preferably, the cover 33 and/or the casing 34 have external surfaces making it possible to protect the transmitter-receiver assemblies (10; 20) from external disturbances, in particular ambient light.
Le couvercle 33 et/ou l’enveloppe 34 ont également de préférence des surfaces externes empêchant la réflexion des rayons lumineux dus aux sources lumineuses (11 ; 21) et non dirigés vers les capteurs lumineux (12 ; 22), tels que par exemple tous rayons diffusés, diffractés, réfléchis. De préférence, les surfaces externes du couvercle 33 et/ou de l’enveloppe 34 sont prévues pour absorber ces rayons lumineux.The cover 33 and/or the envelope 34 also preferably have external surfaces preventing the reflection of the light rays due to the light sources (11; 21) and not directed towards the light sensors (12; 22), such as for example all scattered, diffracted, reflected rays. Preferably, the external surfaces of the cover 33 and/or of the envelope 34 are designed to absorb these light rays.
Le couvercle 33 et/ou l’enveloppe 34 peuvent par exemple être formés dans un matériau totalement opaque.The cover 33 and/or the casing 34 can for example be formed in a completely opaque material.
Le couvercle 33 et/ou l’enveloppe 34 sont en outre de préférence prévus pour garantir une étanchéité de l’appareil 1, en particulier une étanchéité aux liquides afin de protéger tous les éléments sensibles de l’appareil 1, notamment les composants électroniques.The cover 33 and/or the casing 34 are furthermore preferably provided to guarantee a tightness of the device 1, in particular a tightness to liquids in order to protect all the sensitive elements of the device 1, in particular the electronic components.
Le fait d’avoir un support 31 unique pour l’appareil 1 permet un montage précis et un maintien en position des éléments formant les ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20). Un tel mode de réalisation est particulièrement avantageux puisqu’il permet notamment de se rapprocher au maximum des conditions optiques optimales pour les faisceaux lumineux, en particulier s’agissant de leur centrage par rapport à la portion tubulaire 2.The fact of having a single support 31 for the device 1 allows precise assembly and maintenance in position of the elements forming the transmitter-receiver assemblies (10; 20). Such an embodiment is particularly advantageous since it makes it possible in particular to get as close as possible to the optimum optical conditions for the light beams, in particular with regard to their centering with respect to the tubular portion 2.
Chaque élément formant les ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) peut être monté individuellement sur le support 31 afin de former l’appareil 1. L’unicité du support 31 permet de garantir un maintien en position des éléments les uns par rapport aux autres mais le montage en tant que tel peut s’avérer difficile. Pour faciliter le montage des éléments formant les ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) tout en garantissant un positionnement précis, il est proposé d’utiliser des fûts de montage (311 ; 321 ; 312 ; 322) dans lesquels les élément formant les ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) sont prémontés, lesquels fûts de montage (311 ; 321 ; 312 ; 322) étant ensuite insérés dans des cavités de montage ménagées dans le support 31, ces cavités de montage ayant une forme complémentaire des fûts de montage (311 ; 321 ; 312 ; 322), permettant par exemple une insertion en force des fûts de montage (311 ; 321 ; 312 ; 322) dans ces cavités de montage.Each element forming the transmitter-receiver sets (10; 20) can be mounted individually on the support 31 in order to form the device 1. The uniqueness of the support 31 makes it possible to guarantee that the elements are held in position relative to each other. but the assembly as such can be difficult. To facilitate the assembly of the elements forming the transmitter-receiver sets (10; 20) while guaranteeing precise positioning, it is proposed to use mounting barrels (311; 321; 312; 322) in which the elements forming the sets transmitter-receiver (10; 20) are pre-assembled, which mounting barrels (311; 321; 312; 322) are then inserted into mounting cavities formed in the support 31, these mounting cavities having a shape complementary to the mounting barrels (311; 321; 312; 322), allowing for example an insertion by force of the mounting barrels (311; 321; 312; 322) in these mounting cavities.
Dans chaque fût de montage (311 ; 321 ; 312 ; 322) sont ménagées une ou plusieurs cavités de réception des éléments formant les ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20), chaque cavité étant dimensionnée pour recevoir l’élément spécifique à positionner.In each mounting shaft (311; 321; 312; 322) are formed one or more cavities for receiving the elements forming the transmitter-receiver assemblies (10; 20), each cavity being sized to receive the specific element to be positioned.
A la
Selon le mode de réalisation illustré à la
La cavité (3113 ; 3213) sur laquelle la lentille (131 ; 231) vient en butée a une longueur correspondant à la distance souhaitée entre la lentille (131 ; 231) et la source lumineuse (11 ; 21) correspondante. De préférence, cette longueur est choisie pour que la source lumineuse (11 ; 21) soit dans le plan focal de la lentille (131 ; 231). Cette cavité (3113 ; 3213) a donc une fonction de maintien à distance.The cavity (3113; 3213) on which the lens (131; 231) abuts has a length corresponding to the desired distance between the lens (131; 231) and the corresponding light source (11; 21). Preferably, this length is chosen so that the light source (11; 21) is in the focal plane of the lens (131; 231). This cavity (3113; 3213) therefore has a remote maintenance function.
La source lumineuse (11 ; 21) est quant à elle destinée à être insérée depuis l’autre cavité (3111 ; 3211) d’extrémité jusque dans la cavité (3112 ; 3212) adjacente, cette cavité (3112 ; 3212) étant également adjacente à la cavité (3113 ; 3213) de maintien à distance. La source lumineuse (11 ; 21) peut par exemple comprendre une protubérance venant en butée contre un épaulement formé entre la cavité (3112 ; 3212) de réception de la source lumineuse (11 ; 21) et la cavité (3111 ; 3211) d’extrémité.The light source (11; 21) is intended to be inserted from the other end cavity (3111; 3211) into the adjacent cavity (3112; 3212), this cavity (3112; 3212) also being adjacent to the cavity (3113; 3213) for maintaining a distance. The light source (11; 21) can for example comprise a protuberance coming into abutment against a shoulder formed between the cavity (3112; 3212) for receiving the light source (11; 21) and the cavity (3111; 3211) of end.
Une fois que la lentille (131 ; 231) est prémontée dans le fût de montage (311 ; 312), il est possible d’insérer ce fût de montage (311 ; 312) dans la cavité de montage prévue à cet effet dans le support 30. La
Selon l’exemple illustré à la
Selon un agencement alternatif (non représenté), l’ensemble support 30 comprend deux supports destinés à être assemblés l’un avec l’autre en entourant la portion tubulaire 2.According to an alternative arrangement (not shown), the support assembly 30 comprises two supports intended to be assembled with each other by surrounding the tubular portion 2.
Il peut ainsi être prévu un support amont sur lequel sont agencés les sources lumineuses (11 ; 21) et tous éléments des ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) prévus pour être du côté de la source lumineuse (11 ; 21) correspondante par rapport à la portion tubulaire 2.There can thus be provided an upstream support on which are arranged the light sources (11; 21) and all elements of the transmitter-receiver sets (10; 20) provided to be on the side of the corresponding light source (11; 21) with respect to to the tubular portion 2.
Un support aval distinct du support amont est également prévu, sur lequel sont agencés les capteurs lumineux (12 ; 22) et tous éléments des ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) prévus pour être du côté du capteur lumineux (12 ; 22) correspondant par rapport à la portion tubulaire 2.A downstream support distinct from the upstream support is also provided, on which are arranged the light sensors (12; 22) and all elements of the transmitter-receiver assemblies (10; 20) provided to be on the side of the corresponding light sensor (12; 22). relative to the tubular portion 2.
De préférence, les supports aval et amont ont des formes complémentaires prévues pour être couplées de manière à enserrer la portion tubulaire 2.Preferably, the downstream and upstream supports have complementary shapes intended to be coupled so as to enclose the tubular portion 2.
L’une des caractéristiques importantes de l’appareil 1 proposé est que le flux du liquide en circulation dans la portion tubulaire 2 n’est pas ou peu modifié de manière à ne pas avoir un impact négatif sur ce liquide. Par exemple, pour un liquide hémorragique tel que du sang, une modification trop importante du flux dû par exemple à une constriction substantielle de la portion tubulaire 2 au niveau de la zone de détection de l’appareil 1 pourrait créer une hémolyse, ce qui est à éviter pour un traitement efficace du liquide hémorragique. En particulier, il n’est pas désiré que la portion tubulaire 2 au niveau de la zone de détection soit aplatie de manière à ce que la paroi d’entrée 201 et la paroi de sortie 202 soient sensiblement parallèles l’une par rapport à l’autre puisque cela créerait une hémolyse trop importante pour le traitement du liquide hémorragique.One of the important characteristics of the device 1 proposed is that the flow of the liquid circulating in the tubular portion 2 is not or only slightly modified so as not to have a negative impact on this liquid. For example, for a hemorrhagic liquid such as blood, an excessive modification of the flow due for example to a substantial constriction of the tubular portion 2 at the level of the detection zone of the device 1 could create hemolysis, which is to be avoided for effective treatment of hemorrhagic fluid. In particular, it is not desired that the tubular portion 2 at the level of the detection zone be flattened so that the inlet wall 201 and the outlet wall 202 are substantially parallel to each other. other since it would create too much hemolysis for the treatment of hemorrhagic fluid.
La façon la plus simple d’éviter un risque d’hémolyse est de ne pas déformer la portion tubulaire 2. Les courbures prononcées de la section circulaire de la portion tubulaire 2 peuvent toutefois venir perturber la transmission des faisceaux lumineux des sources lumineuses (11 ; 21) vers les capteurs lumineux (12 ; 22). Ainsi, il peut être envisagé de déformer légèrement la portion tubulaire 2, de façon contrôlée (par exemple avec un taux de compression de l’ordre de 2%), de manière à ne pas ou peu perturber le flux du liquide dans la portion tubulaire 2 tout en réduisant les courbures de la portion tubulaire 2 pour réduire leur effet sur l’orientation des faisceaux lumineux traversant la portion tubulaire 2 et ainsi augmenter la précision de mesure de l’appareil 1. Notons ici que l’agencement spécifique de l’appareil 1 et notamment l’utilisation de systèmes de collimation (13 ; 23) dans les ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) permet d’avoir une détection fiable y compris quand la portion tubulaire 2 présente une certaine courbure au niveau de la zone de détection. C’est pourquoi il n’est pas nécessaire d’avoir un aplatissement de la portion tubulaire 2 au niveau de cette zone de détection.The simplest way to avoid a risk of hemolysis is not to deform the tubular portion 2. The pronounced curvatures of the circular section of the tubular portion 2 can, however, disturb the transmission of the light beams from the light sources (11; 21) to the light sensors (12; 22). Thus, it can be envisaged to slightly deform the tubular portion 2, in a controlled manner (for example with a compression rate of the order of 2%), so as not to disturb or only slightly disturb the flow of the liquid in the tubular portion. 2 while reducing the curvatures of the tubular portion 2 to reduce their effect on the orientation of the light beams passing through the tubular portion 2 and thus increase the measurement precision of the device 1. It should be noted here that the specific arrangement of the apparatus 1 and in particular the use of collimation systems (13; 23) in the transmitter-receiver assemblies (10; 20) makes it possible to have reliable detection including when the tubular portion 2 has a certain curvature at the level of the zone of detection. This is why it is not necessary to have a flattening of the tubular portion 2 at the level of this detection zone.
Quel que soit l’ensemble support 30 utilisé pour l’appareil 1, il peut donc en outre être prévu un système de déformation de la portion tubulaire 2 positionnée en regard des ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20).Regardless of the support assembly 30 used for the device 1, a system for deforming the tubular portion 2 positioned opposite the transmitter-receiver assemblies (10; 20) can therefore also be provided.
Selon un mode de réalisation préféré, le système de déformation est prévu pour déformer la section circulaire de la portion tubulaire en une section ellipsoïdale. A cette fin, le système de déformation peut par exemple utiliser la coopération du couvercle 33, et plus spécifiquement de la portion de compression 331, avec la forme de la rainure 32. La rainure 32 peut en effet avoir une section de forme sensiblement ellipsoïdale et la portion de compression 331 est prévue pour venir comprimer la portion tubulaire 2 de sorte qu’elle se déforme et vienne sensiblement épouser la forme de la rainure 32.According to a preferred embodiment, the deformation system is provided to deform the circular section of the tubular portion into an ellipsoidal section. To this end, the deformation system can for example use the cooperation of the cover 33, and more specifically of the compression portion 331, with the shape of the groove 32. The groove 32 can indeed have a section of substantially ellipsoidal shape and the compression portion 331 is provided to compress the tubular portion 2 so that it deforms and substantially matches the shape of the groove 32.
La section ellipsoïdale de la portion tubulaire 2 déformée est définie par un grand axe 2a et un petit axe 2b perpendiculaire au grand axe. De préférence, la déformation est telle que les sources lumineuses (11 ; 21) et tous éléments des ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) prévus pour être du côté de la source lumineuse (11 ; 21) correspondante par rapport à la portion tubulaire 2 sont positionnés d’un côté du grand axe 2a, et les capteurs lumineux (12 ; 22) et tous éléments des ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) prévus pour être du côté du capteur lumineux (12 ; 22) correspondant par rapport à la portion tubulaire 2 sont positionnés de l’autre côté du grand axe 2a.The ellipsoidal section of the deformed tubular portion 2 is defined by a major axis 2a and a minor axis 2b perpendicular to the major axis. Preferably, the deformation is such that the light sources (11; 21) and all elements of the transmitter-receiver assemblies (10; 20) provided to be on the side of the corresponding light source (11; 21) with respect to the tubular portion 2 are positioned on one side of the major axis 2a, and the light sensors (12; 22) and all elements of the transmitter-receiver sets (10; 20) provided to be on the side of the light sensor (12; 22) corresponding to to the tubular portion 2 are positioned on the other side of the major axis 2a.
La section ellipsoïdale de la portion tubulaire 2 déformée est en outre définie par un grand rayon (Ra) le long du grand axe 2a et par un petit rayon (Rb) le long du petit axe 2b, la section ellipsoïdale ayant, dans un état déformé de la portion tubulaire, un petit rayon (Rb) ayant une longueur comprise entre 30% et 70%, et de préférence de l’ordre de 50%, du rayon de la section circulaire de la portion tubulaire 2 en état non-déformé.The ellipsoidal section of the deformed tubular portion 2 is further defined by a large radius (Ra) along the major axis 2a and by a small radius (Rb) along the minor axis 2b, the ellipsoidal section having, in a deformed state of the tubular portion, a small radius (Rb) having a length of between 30% and 70%, and preferably of the order of 50%, of the radius of the circular section of the tubular portion 2 in the undeformed state.
Les ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) sont prévus pour être couplés à une unité centrale de traitement permettant de les piloter, aussi bien en émission qu’en réception, mais permettant aussi de traiter les informations des ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20).The transmitter-receiver sets (10; 20) are designed to be coupled to a central processing unit allowing them to be controlled, both in transmission and reception, but also making it possible to process the information from the transmitter-receiver sets (10; 20).
L’appareil 1 peut par exemple comprendre un système de contrôle relié à l’unité centrale de traitement et configuré pour commander les sources lumineuses (11 ; 21) des ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20).The device 1 can for example comprise a control system connected to the central processing unit and configured to control the light sources (11; 21) of the transmitter-receiver sets (10; 20).
L’appareil 1 peut en outre comprendre un système de traitement relié à l’unité centrale de traitement et configuré pour récupérer et traiter les signaux issus des capteurs lumineux (12 ; 22) des ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20), afin notamment de déterminer le taux d’hématocrite du liquide en circulation.The device 1 can further comprise a processing system connected to the central processing unit and configured to recover and process the signals coming from the light sensors (12; 22) of the transmitter-receiver assemblies (10; 20), in order in particular determine the hematocrit level of the circulating fluid.
Les sources lumineuses (11 ; 21) et les capteurs lumineux (12 ; 22) des ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) sont ainsi de préférence reliés à un circuit électronique 40 permettant au système de contrôle de commander les sources lumineuses (11 ; 21) d’une part, et au système de traitement de récupérer les signaux reçus par les capteurs lumineux (12 ; 22) d’autre part.The light sources (11; 21) and the light sensors (12; 22) of the transmitter-receiver assemblies (10; 20) are thus preferably connected to an electronic circuit 40 allowing the control system to control the light sources (11; 21) on the one hand, and the processing system to recover the signals received by the light sensors (12; 22) on the other hand.
Selon l’exemple illustré aux figures 5, 7 et 8, le circuit électronique 40 comprend une première carte électronique 41 destiné à être connectée aux sources lumineuses (11 ; 21) et une deuxième carte électronique 42 destinée à être connectée aux capteurs lumineux (12 ; 22). Chacune de ces première et deuxième cartes électroniques (41 ; 42) sont de préférence couplées aux sources lumineuses (11 ; 21) et aux capteurs lumineux (12 ; 22) respectivement une fois que ceux-ci ont été montés dans le support 31.According to the example illustrated in Figures 5, 7 and 8, the electronic circuit 40 comprises a first electronic card 41 intended to be connected to the light sources (11; 21) and a second electronic card 42 intended to be connected to the light sensors (12 ; 22). Each of these first and second electronic cards (41; 42) are preferably coupled to the light sources (11; 21) and to the light sensors (12; 22) respectively once these have been mounted in the support 31.
Selon ce mode de réalisation, le circuit électronique 40 comprend en outre une troisième carte électronique 43 reliant les première et deuxième cartes électroniques (41 ; 42). Cette troisième carte électronique 43 peut en outre former une paroi de l’appareil 1 formant avec l’enveloppe 34 le boitier externe de l’appareil 1.According to this embodiment, the electronic circuit 40 further comprises a third electronic card 43 connecting the first and second electronic cards (41; 42). This third electronic card 43 can also form a wall of the device 1 forming with the casing 34 the outer casing of the device 1.
Il pourrait être envisagé de contrôler les sources lumineuses (11 ; 21) pour qu’elles émettent en alternance l’une de l’autre, de manière notamment à réduire les possibles interférences entre les deux ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20). La configuration spécifique de l’appareil 1 proposé permet toutefois de ne pas nécessiter cette alternance d’émission puisque d’autres solutions sont prévues pour éviter ces interférences entre les ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20).It could be envisaged to control the light sources (11; 21) so that they emit alternately with each other, in particular so as to reduce possible interference between the two transmitter-receiver assemblies (10; 20). The specific configuration of the proposed device 1, however, makes it possible not to require this transmission alternation since other solutions are provided to avoid these interferences between the transmitter-receiver sets (10; 20).
Ainsi, le système de contrôle est de préférence configuré pour que les sources lumineuses (11 ; 21) émettent en même temps, c'est-à-dire de façon concomitante. Cela permet d’avoir par exemple des mesures en continue, ce qui permet de se rapprocher au mieux d’une détection en temps réel et en continue. Cela permet aussi d’augmenter la fiabilité de la détection puisqu’il est possible de corréler la détection des deux capteurs lumineux (12 ; 22) au même temps t, et pas l’une à un temps t et l’autre à un temps t+n. La corrélation en est en outre simplifiée. Le système de contrôle de l’appareil 1 peut ainsi comprendre des moyens de synchronisation des sources lumineuses (11 ; 21), le système de contrôle étant donc configuré pour synchroniser l’émission des sources lumineuses (11 ; 21).Thus, the control system is preferably configured so that the light sources (11; 21) emit at the same time, that is to say concomitantly. This makes it possible, for example, to have continuous measurements, which makes it possible to get as close as possible to real-time and continuous detection. This also makes it possible to increase the reliability of the detection since it is possible to correlate the detection of the two light sensors (12; 22) at the same time t, and not one at a time t and the other at a time t+n. The correlation is also simplified. The control system of the device 1 can thus comprise means for synchronizing the light sources (11; 21), the control system therefore being configured to synchronize the emission of the light sources (11; 21).
Comme on va le voir en détail plus loin, il peut être avantageux de modifier la puissance d’émission des sources lumineuses (11 ; 21) au cours du processus de détermination du taux d’hématocrite du liquide en circulation dans la portion tubulaire 2. A cette fin, le système de contrôle peut donc comprendre des moyens de modification de la puissance émise par les sources lumineuses (11 ; 21), le système de contrôle étant donc configuré pour modifier la puissance émise par les sources lumineuses (11 ; 21). Cette modification de la puissance d’émission des sources lumineuses (11 ; 21) peut par exemple dépendre de la valeur du taux d’hématocrite détecté pour le liquide en circulation dans la portion tubulaire 2.As will be seen in detail below, it may be advantageous to modify the emission power of the light sources (11; 21) during the process of determining the hematocrit level of the liquid circulating in the tubular portion 2. To this end, the control system can therefore comprise means for modifying the power emitted by the light sources (11; 21), the control system therefore being configured to modify the power emitted by the light sources (11; 21) . This modification of the emission power of the light sources (11; 21) may for example depend on the value of the hematocrit level detected for the liquid circulating in the tubular portion 2.
Fonctionnement de l’appareil pour la détermination du taux d’hématocrite d’un liquide en circulationOperation of the apparatus for determining the hematocrit level of a circulating liquid
Les signaux lumineux reçus par les capteurs lumineux (12 ; 22) des ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) sont destinés à être traités par le système de traitement pour déterminer le taux d’hématocrite du liquide en circulation dans la portion tubulaire autour de laquelle l’appareil 1 a été positionné.The light signals received by the light sensors (12; 22) of the transmitter-receiver assemblies (10; 20) are intended to be processed by the processing system to determine the hematocrit level of the liquid circulating in the tubular portion around which the device 1 has been positioned.
L’appareil 1 pour la détermination du taux d’hématocrite d’un liquide en circulation fonctionne donc selon les étapes suivantes :The apparatus 1 for determining the hematocrit level of a circulating liquid therefore operates according to the following steps:
- émission de faisceaux lumineux en direction de la portion tubulaire avec les sources lumineuses qui sont configurées pour émettre des faisceaux lumineux selon une longueur d’onde d’émission choisie pour correspondre à un point isobestique de l’hémoglobine ;emission of light beams in the direction of the tubular portion with the light sources which are configured to emit light beams according to an emission wavelength chosen to correspond to an isosbestic point of hemoglobin;
- réception des signaux lumineux transmis à travers la portion tubulaire et le liquide en circulation avec les capteurs lumineux étant associés aux sources lumineuses respectivement ;reception of the light signals transmitted through the tubular portion and the circulating liquid with the light sensors being associated with the light sources respectively;
- détermination du taux d’hématocrite mesuré pour le liquide par un traitement des signaux lumineux reçus par les capteurs, notamment par un calcul effectué par le système de traitement.determination of the hematocrit level measured for the liquid by processing the light signals received by the sensors, in particular by a calculation carried out by the processing system.
Il existe différentes méthodes de calcul corrélatif pour déterminer le taux d’hématocrite en fonction des signaux lumineux issus de sources lumineuses (11 ; 21) émettant selon longueur d’onde d’émission choisie pour correspondre à un point isobestique de l’hémoglobine.There are different methods of correlative calculation to determine the hematocrit level according to the light signals from light sources (11; 21) emitting according to the emission wavelength chosen to correspond to an isosbestic point of hemoglobin.
Il est par exemple possible d’utiliser la formule proposée dans l’article intitulé « Noninvasive and Continuous Hematocrit Measurement by Optical Method without Calibration » publié par SHOTA EKUNI et YOSHIYUKI SANKAI dans « Electronics and Communications in Japan, Vol. 99, No. 9, 2016 ».For example, it is possible to use the formula proposed in the article entitled “Noninvasive and Continuous Hematocrit Measurement by Optical Method without Calibration” published by SHOTA EKUNI and YOSHIYUKI SANKAI in “Electronics and Communications in Japan, Vol. 99, No. 9, 2016”.
Selon cette méthode, le taux d’hématocrite est calculé comme suit : il est connu que la concentration d’une substance absorbant la lumière et l’intensité de la lumière transmise en traversant la substance ont une relation logarithmique. La présente méthode s’applique pour une mesure en diffusion en intégrant les deux ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) fonctionnant aux longueurs d’ondes λ1 et λ2 et permet de déterminer la valeur de la variable Dpwselon la formule suivante :According to this method, the hematocrit level is calculated as follows: it is known that the concentration of a light-absorbing substance and the intensity of the light transmitted through the substance have a logarithmic relationship. This method applies to a diffusion measurement by integrating the two transmitter-receiver assemblies (10; 20) operating at wavelengths λ1 and λ2 and makes it possible to determine the value of the variable D pw according to the following formula:
- Où ΔI est la différence de la transmission de l’intensité lumineuse entre les deux récepteurs ;Where ΔI is the difference in light intensity transmission between the two receivers;
- Où [log10(I / (I – ΔI) λ1] et [log10(I / (I – ΔI) λ2] sont les différences de l’intensité de la lumière diffusée aux longueurs d’onde λ1 et λ2.Where [log 10 (I / (I – ΔI) λ 1 ] and [log 10 (I / (I – ΔI) λ 2 ] are the differences in the intensity of scattered light at wavelengths λ1 and λ2.
La valeur obtenue Dpwest fonction du niveau d’hématocrite de façon linéaire.The value obtained D pw is a linear function of the hematocrit level.
L’adaptation de cette formule à l’appareil de détermination du taux d’hématocrite fonctionnant en transmission permet de déterminer la valeur Dpwselon par exemple la formule suivante :The adaptation of this formula to the device for determining the hematocrit level operating in transmission makes it possible to determine the value D pw according to for example the following formula:
- Où I0est la valeur de blanc relevé à la calibration pour les ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) des longueurs d’ondes λ1 et λ2 ;Where I 0 is the blank value recorded during calibration for the transmitter-receiver sets (10; 20) of the wavelengths λ1 and λ2;
- Où [Log10I] est le logarithme de l’intensité de la lumière transmise pour les longueurs d’ondes λ1 et λ2.Where [Log 10 I] is the logarithm of the transmitted light intensity for the wavelengths λ1 and λ2.
La valeur obtenue Dpwest également fonction du niveau d’hématocrite de façon linéaire.The value obtained D pw is also a linear function of the hematocrit level.
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUESBIBLIOGRAPHIC REFERENCES
- « Noninvasive and Continuous Hematocrit Measurement by Optical Method without Calibration » de SHOTA EKUNI et YOSHIYUKI SANKAI (Electronics and Communications in Japan, Vol. 99, No. 9, 2016)“Noninvasive and Continuous Hematocrit Measurement by Optical Method without Calibration” by SHOTA EKUNI and YOSHIYUKI SANKAI (Electronics and Communications in Japan, Vol. 99, No. 9, 2016)
Claims (18)
deux ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20), chaque ensemble émetteur-récepteur (10 ; 20) comprenant une source lumineuse (11 ; 21) et un capteur lumineux (12 ; 22) prévus pour être agencés de part et d’autre de la portion tubulaire (2) au niveau d’une zone de circulation du liquide pour une mesure en transmission ;
la source lumineuse (11 ; 21) de chacun des deux ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) étant configurée pour émettre des faisceaux lumineux selon une longueur d’onde d’émission choisie pour correspondre à un point isobestique de l’hémoglobine ;
chaque ensemble émetteur-récepteur (10 ; 20) comprenant en outre un système de collimation (13 ; 23) du faisceau lumineux émis depuis la source lumineuse (11 ; 21) correspondante en direction du capteur lumineux (12 ; 22) correspondant.Apparatus for determining the hematocrit level and/or the hemoglobin level of a liquid circulating in a tubular portion (2), comprising:
two transmitter-receiver assemblies (10; 20), each transmitter-receiver assembly (10; 20) comprising a light source (11; 21) and a light sensor (12; 22) provided to be arranged on either side of the tubular portion (2) at the level of a liquid circulation zone for a transmission measurement;
the light source (11; 21) of each of the two transmitter-receiver assemblies (10; 20) being configured to emit light beams according to an emission wavelength chosen to correspond to an isosbestic point of hemoglobin;
each transmitter-receiver assembly (10; 20) further comprising a collimation system (13; 23) of the light beam emitted from the corresponding light source (11; 21) in the direction of the corresponding light sensor (12; 22).
- la source lumineuse (11 ; 21) d’un premier des deux ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) est configurée pour émettre des faisceaux lumineux à une longueur d’onde comprise entre 780 nm et 840 nm, de préférence comprise entre 800 nm et 820 nm, et de préférence encore égale à 810 nm ; et
- la source lumineuse (11 ; 21) d’un deuxième des deux ensembles émetteur-récepteur (10 ; 20) est configurée pour émettre des faisceaux lumineux à une longueur d’onde comprise entre 1270 nm et 1330 nm, de préférence comprise entre 1290 nm et 1310 nm, et de préférence encore égale à 1300 nm.Apparatus according to any of claims 1 to 9, wherein
- the light source (11; 21) of a first of the two transmitter-receiver assemblies (10; 20) is configured to emit light beams at a wavelength comprised between 780 nm and 840 nm, preferably comprised between 800 nm and 820 nm, and more preferably equal to 810 nm; And
- the light source (11; 21) of a second of the two transmitter-receiver assemblies (10; 20) is configured to emit light beams at a wavelength between 1270 nm and 1330 nm, preferably between 1290 nm and 1310 nm, and more preferably equal to 1300 nm.
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|---|
| SHOTA EKUNIYOSHIYUKI SANKAI: "Noninvasive and Continuous Hematocrit Measurement by Optical Method without Calibration", ELECTRONICS AND COMMUNICATIONS IN JAPAN, vol. 99, no. 9, 2016 |
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