FR3112933A1 - Capteur pupillaire pour détecter une taille ou une variation de taille ou de forme d’une pupille d’un œil d’un patient à travers une paupière supérieure - Google Patents

Capteur pupillaire pour détecter une taille ou une variation de taille ou de forme d’une pupille d’un œil d’un patient à travers une paupière supérieure Download PDF

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Abstract

Capteur pupillaire (2) pour détecter une taille ou une variation de taille ou de forme d’une pupille (94) d’un œil (9) d’un patient, comprenant, sur un support (20), un ou plusieurs photoémetteurs (21) et un ou plusieurs photorécepteurs (22), ainsi qu’un moyen adhésif permettant une application du support sur une face externe (92) d’une paupière supérieure (90) de l’œil, de sorte que ce capteur pupillaire est prévu pour être placé sur ladite face externe de la paupière supérieure, le(s) photoémetteur(s) étant configuré(s) pour une émission de signaux lumineux d’excitation de l’œil à travers ladite paupière supérieure et le(s) photorécepteur(s) étant configuré(s) pour une détection de signaux lumineux réfléchis par l’œil et passant à travers ladite paupière supérieure. L’invention trouve une application dans la surveillance d’une pupille à des fins de contrôle in situ et en temps réel d’un niveau d’anesthésie ou d’analgésie. Figure de l’abrégé : Figure 2

Description

Capteur pupillaire pour détecter une taille ou une variation de taille ou de forme d’une pupille d’un œil d’un patient à travers une paupière supérieure
L’invention se rapporte à un capteur pupillaire pour détecter une taille ou une variation de taille ou de forme d’une pupille d’un œil d’un patient.
L’invention trouve une application favorite, et non limitative, dans la surveillance d’une pupille à des fins de contrôle in situ et en temps réel d’un niveau d’anesthésie d’un patient lors d’une opération chirurgicale. Des applications sont également envisageables dans d’autres domaines médicaux tels que l’addictologie, l’ophtalmologie, la neurologie, la pharmacologie, la toxicologie ou la réanimation.
En effet, la surveillance de la taille de la pupille ou d’une variation de la taille ou de la forme de la pupille (dont peut se déduire une vitesse de réaction pupillaire) permet d’évaluer un état physiologique, neurologique ou émotionnel d’un patient, et en particulier un niveau de réaction à la douleur - et donc un niveau d’analgésie d’un patient - de manière à par exemple contrôler le dosage en analgésique propre à bloquer la douleur.
Il est ainsi connu du document EP 2 609 852 A1 d’employer un capteur pupillaire comprenant des composants optoélectroniques disposés sur un support en forme générale de calotte hémisphérique, ces composants optoélectroniques comprenant un ou plusieurs photoémetteurs et un ou plusieurs photorécepteurs. Ce capteur pupillaire est placé directement sur la cornée de l’œil, en-dessous de la paupière supérieure qui sera ensuite refermée, et le ou les photoémetteurs sont activés pour émettre des signaux lumineux d’excitation de l’œil et, en réponse à une détection par le ou les photorécepteurs de signaux lumineux réfléchis par l’œil, ce ou ces photorécepteurs vont délivrer des signaux de détection qui seront ensuite traités pour déterminer une taille ou une variation de taille ou de forme de la pupille ou une vitesse de variation de taille ou de forme de la pupille.
Ce capteur pupillaire est particulièrement performant car il permet de surveiller en temps réel les variations de taille ou de forme de la pupille du patient. Cependant, un tel capteur pupillaire présente quelques inconvénients, le premier étant de devoir être placé directement sur la cornée, après ouverture et ensuite fermeture de la paupière supérieure. Un tel geste est parfois rédhibitoire pour certains praticiens, et en particulier pour des anesthésistes. Par ailleurs, la mise en place d’un tel capteur pupillaire sous la paupière supérieure impose des contraintes d’épaisseur, afin d’être le moins traumatisant possible pour le patient.
Aussi, l’invention propose un capteur pupillaire qui soit conformé pour surveiller en temps réel une taille ou une variation de taille ou de forme de la pupille du patient, à travers la paupière supérieure, et donc sans avoir à être positionné sous la paupière supérieure mais plutôt dessus.
Ainsi, l’invention propose un capteur pupillaire pour détecter une taille ou une variation de taille ou de forme d’une pupille d’un œil d’un patient, ce capteur pupillaire comprenant des composants optoélectroniques disposés sur un support, ces composants optoélectroniques comprenant un ou plusieurs photoémetteurs et un ou plusieurs photorécepteurs, ce capteur pupillaire étant remarquable en ce qu’il comprend un moyen adhésif permettant une application du support sur une face externe d’une paupière supérieure de l’œil du patient, de sorte que ce capteur pupillaire est prévu pour être placé sur cette face externe de la paupière supérieure, le ou les plusieurs photoémetteurs étant configurés pour une émission de signaux lumineux d’excitation de l’œil à travers la paupière supérieure et le ou les plusieurs photorécepteurs étant configurés pour une détection de signaux lumineux réfléchis par l’œil et passant à travers la paupière supérieure.
Ainsi l’invention propose un capteur pupillaire venant se placer sur la face externe de la paupière supérieure, à l’opposé de sa face interne qui vient au contact de la cornée de l’œil, et ainsi ce capteur pupillaire propose d’employer un ou plusieurs photoémetteurs suffisamment puissants pour émettre des signaux lumineux d’excitation traversant la paupière supérieure pour atteindre l’œil, et un ou plusieurs photorécepteurs suffisamment sensibles pour détecter les signaux lumineux réfléchis par les différents constituants de l’œil, comme l’iris ou la rétine, et passant à travers la paupière supérieure, malgré la nécessaire absorption des signaux lumineux transmis à travers cette paupière supérieure. Le moyen adhésif permet quant à lui de maintenir le capteur pupillaire en place sur la paupière supérieure, car ce capteur pupillaire est placé sur l’extérieur de la paupière supérieure et un tel moyen adhésif est nécessairement avantageux pour un tel maintien en position sur la peau de la paupière supérieure.
Dans une réalisation particulière, le moyen adhésif comprend au moins une couche adhésive transparente prévue ou rapportée sur une face interne du support pour une adhésion sur la face externe de la paupière supérieure.
Ainsi, le support est adhéré sur la paupière supérieure au moyen d’une telle couche adhésive transparente qui est soit intégrée au support, soit rapportée sur le support. Il est à noter que la couche adhésive transparente peut être continue, ou discontinue avec des ilots adhésifs espacés les uns des autres et/ou des trous.
Dans une variante de réalisation, le moyen adhésif comprend au moins une bande adhésive rapportée sur une face externe du support et dépassant du support pour une adhésion sur la face externe de la paupière supérieure.
Ainsi, le support est adhéré sur la paupière supérieure au moyen d’une bande adhésive qui passe par-dessus le support pour venir adhérer sur la paupière supérieure, de part et d’autre du support. Cette bande adhésive est par exemple rapportée temporairement, le temps de l’utilisation du capteur pupillaire. Une telle bande adhésive peut être transparente ou opaque, et de préférence opaque du fait de son placement sur la face externe du support, à l’opposé de la paupière supérieure, de manière à absorber la lumière ambiante afin de limiter le bruit lumineux enregistré par le ou les photorécepteurs.
Selon une caractéristique, le ou les plusieurs photoémetteurs sont conformés pour émettre des signaux lumineux d’excitation de l’œil à travers la paupière supérieure, avec une puissance moyenne propre à chaque photoémetteur qui est comprise entre 0,1 et 10 mW (milliwatts).
Selon une possibilité, une bande opaque, apte à absorber la lumière ambiante, est prévue ou rapportée sur une face externe du support.
Une telle bande opaque est avantageuse pour absorber la lumière ambiante afin de limiter le bruit lumineux enregistré par le ou les photorécepteurs. En effet, le capteur pupillaire est à l’extérieur, donc nécessairement exposé à la lumière ambiante (autrement dit à l’éclairage provenant des sources de lumière naturelle ou artificielle environnantes), et il est donc avantageux de se dégager de cette lumière ambiante pour fiabiliser la détection par le ou les photorécepteurs des signaux lumineux réfléchis par l’œil et passant à travers la paupière supérieure.
Dans une réalisation particulière, la bande opaque est formée d’une couche opaque solidaire de la face externe du support, par exemple une couche opaque laminée sur le support ou intégrée au support.
Ainsi, la couche opaque est intégrée au support, facilitant son application.
Dans une variante de réalisation, la bande opaque est formée d’une bande opaque indépendante du support et recouvrant temporairement le support.
Ainsi, la bande opaque est appliquée temporairement sur le support, en le recouvrant, le temps de l’utilisation du capteur pupillaire, par exemple sous la forme d’un bandeau, d’un masque ou d’un cache-œil.
Selon une autre possibilité, le support comprend une couche principale sur laquelle est prévu un circuit électrique connecté aux composants optoélectroniques, et une couche protectrice transparente recouvrant la couche principale, le circuit électrique et les composants optoélectroniques.
Les composants optoélectroniques sont ainsi soudés au niveau de pistes du circuit électrique, et la couche protectrice transparente est alors laminée ou déposée par-dessus le circuit électrique et les composants optoélectroniques. Une couche protectrice transparente peut par exemple être à base d’un matériau polymérique, tel que le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) ou le polydiméthylsiloxane (PDMS). Il est alors possible de prévoir la couche adhésive transparente décrite précédemment, qui sera alors collée ou déposé sur cette couche protectrice transparente afin de pouvoir adhérer à la peau de la paupière supérieure.
Selon une possibilité, la couche opaque est laminée ou rapportée sur la couche principale, ou la couche opaque est formée de la couche principale elle-même qui est alors réalisée dans un matériau opaque.
Dans un mode de réalisation particulier, le support est flexible pour s’adapter à différentes courbures de paupière supérieure.
Ainsi, à titre d’exemple, la couche principale et le circuit électrique précités peuvent former un circuit imprimé flexible (ou « flex PCB ») qui consiste en un circuit imprimé sur un substrat, ici la couche principale, en matériau flexible, comme par exemple le polyimide (Kapton), le film PEEK, le bi-composants kapton/cuivre ou PET (Polytéréphtalate d'éthylène)/aluminium.
Selon une autre possibilité, la couche principale et la couche protectrice transparente sont réalisées dans des matériaux ayant chacun une dureté Shore A inférieure ou égale à 80, afin de procurer une flexibilité adéquate au support.
Avantageusement, le circuit électrique est relié à une connectique pour un raccordement filaire avec une unité de contrôle/commande.
Contrairement au capteur pupillaire du document EP 2 609 852 A1, un tel raccordement filaire n’a pas à passer à travers la paupière, autrement dit entre la paupière supérieure et la paupière inférieure, car l’invention propose de placer le capteur pupillaire sur l’extérieur de la paupière supérieure, facilitant ainsi le câblage entre le capteur pupillaire et l’unité de contrôle/commande.
Dans un premier mode de réalisation, le ou des photorécepteurs sont disposés dans une zone centrale du support traversée par un axe central du support, et le ou des photoémetteurs sont disposés dans une zone périphérique du support qui s’étend autour de ladite zone centrale.
Ainsi, le ou des photorécepteurs sont positionnés au centre, afin d’être en face de la pupille, tandis que le ou des photoémetteurs sont autour du ou des photorécepteurs du centre.
Selon une première possibilité, le ou des photoémetteurs sont proches de l’axe central du support de sorte à pouvoir éclairer l’œil au niveau de son iris, avec une distance entre le ou les photoémetteurs et ledit axe central compris entre 3 et 6 mm (millimètres). Dans cette première réalisation, les signaux lumineux éclairent l’œil au niveau de son iris de sorte que l’amplitude des signaux lumineux réfléchis par l’œil et détectés par le ou des photorécepteurs diminue avec l'augmentation du diamètre de la pupille, car l'iris renvoie moins de lumière.
Selon une seconde possibilité, le ou des photoémetteurs sont éloignés de l’axe central du support de sorte à pouvoir éclairer l’œil au niveau de sa sclère, avec une distance entre le ou des photorécepteurs et ledit axe central compris entre 6 et 12 mm. Dans cette seconde réalisation, les signaux lumineux éclairent l’œil au niveau de sa sclère de sorte que l’amplitude des signaux lumineux réfléchis par l’œil et détectés par le ou les photorécepteurs augmente avec l'augmentation du diamètre de la pupille.
Dans un second mode de réalisation , le ou des photoémetteurs sont disposés dans une zone centrale du support traversée par un axe central du support, et le ou les plusieurs photorécepteurs sont disposés dans une zone périphérique du support qui s’étend autour de ladite zone centrale.
Ainsi, dans ce second mode de réalisation, le ou les photoémetteurs sont positionnés au centre, afin d’être en face de la pupille, tandis que le ou les photorécepteurs sont autour du ou des photoémetteurs, ce qui correspond à la configuration inverse de celle précédemment décrite.
Ce second mode de réalisation peut être pris en variante du premier mode de réalisation décrit ci-dessus, et également en combinaison avec ce premier mode de réalisation. En cas d’une telle combinaison, un ou plusieurs photorécepteurs au centre seront associés à un ou plusieurs photoémetteurs en périphérie (premier mode de réalisation), et en outre un ou plusieurs photorécepteurs en périphérie seront associés à un ou plusieurs photoémetteurs au centre (second mode de réalisation). Dans ce cas, en activant alternativement le(s) photoémetteur(s) en périphérie et le(s) photoémetteur(s) au centre, ou en distinguant les fréquences de modulation du ou des photoémetteurs en périphérie et du ou des photoémetteurs au centre, il est alors possible d’avoir une double mesure.
Dans une réalisation avantageuse, le ou les plusieurs photorécepteurs définissent une surface de photo-réception ayant une superficie comprise entre 10 et 150 mm².
En effet, le diamètre de la pupille varie classiquement entre 2 et 8 mm, donc sa superficie varie entre environ 3 et 50 mm². Durant une anesthésie, le diamètre de la pupille est généralement compris entre 2 et 4 mm, donc sa superficie varie entre environ 3 et 13 mm². Il est ainsi avantageux que la surface de photo-réception procurée par le ou les photorécepteurs présente une superficie sensiblement égale voire supérieure à celle de la pupille, pour une surveillance fiabilisée de la pupille.
Selon une possibilité, le ou les plusieurs photorécepteurs définissent une surface de photo-réception ayant une forme générale circulaire avec un diamètre compris entre 5 et 10 millimètres, ou une forme générale carrée ou rectangulaire avec un côté compris entre 5 et 10 millimètres.
En effet, il est avantageux que la taille de la surface de photo-réception soit plus grande que le diamètre maximal de pupille, qui est généralement de l’ordre de 3 à 4 mm durant une anesthésie.
De manière avantageuse, le ou les plusieurs photoémetteurs sont conformés pour émettre dans au moins une longueur d’onde comprise entre 400 et 1400 nm (nanomètres), et par exemple entre 600 et 1200 nm, ce qui constitue une gamme de longueurs d’onde favorable pour traverser la paupière supérieure.
Dans un mode de réalisation particulier, le ou les plusieurs photoémetteurs sont conformés pour émettre dans plusieurs longueurs d’onde distinctes, et en particulier des longueurs d’onde comprises entre 400 et 1400 nm, et par exemple entre 600 et 1200 nm.
Par ailleurs, en travaillant dans cette gamme de longueurs d’onde comprises entre 400 et 1400 nm, il est possible d’employer le capteur pupillaire pour une évaluation in situ et en temps réel de l'oxygénation sanguine. En effet, les signaux lumineux d’excitation, émis par le ou les photoémetteurs, peuvent passent au travers d’une zone irriguée comme la choroïde ou les corps ciliaires (qui se trouvent derrière la sclère), de sorte que le ou les photorécepteurs peuvent recueillir des signaux réfléchis par une telle zone irriguée dans cet objectif. Ainsi, l’invention va également permettre une évaluation de l'oxygénation sanguine au niveau de l’œil, situé très près du cerveau, et donc cela permettrait d'avoir une évaluation indirecte de l'oxygénation du cerveau.
En pouvant travailler avec plusieurs longueurs d’onde distinctes, il sera alors possible de stimuler l’œil avec des longueurs d’ondes dans le visible, non pas pour la mesure de l'oxygénation sanguine, mais pour tester la réactivité de la pupille à une stimulation visible (surveillance du réflèxe photomoteur).
L’invention se rapporte également à un système de surveillance pupillaire pour surveiller une taille ou une variation de taille ou de forme d’une pupille d’un œil d’un patient, comprenant un capteur pupillaire conforme à l’invention, et une unité de contrôle/commande raccordée à :
- le ou les plusieurs photoémetteurs pour délivrer des signaux de commande audit ou auxdits plusieurs photoémetteurs afin de piloter l’émission des signaux lumineux d’excitation de l’œil à travers la paupière supérieure ; et à
- le ou les plusieurs photorécepteurs pour recevoir et traiter des signaux de détection délivrés par le ou les plusieurs photorécepteurs en réponse à une détection des signaux lumineux réfléchis par l’œil et passant à travers ladite paupière supérieure ;
cette unité de contrôle/commande étant conformée pour calculer un paramètre pupillaire représentatif d’une taille ou d’une forme de la pupille, en fonction des signaux de détection et des signaux de commande.
Selon une caractéristique, l’unité de contrôle/commande est conformée pour calculer une vitesse de réaction pupillaire en fonction d’une variation du paramètre pupillaire dans le temps.
En effet, déterminer une telle vitesse de réaction pupillaire peut être avantageux pour évaluer un état physiologique, neurologique ou émotionnel d’un patient, et en particulier un niveau d’analgésie.
Dans une réalisation particulière, l’unité de contrôle/commande comprend une section de modulation en sortie pour moduler en fréquence les signaux de commande à une fréquence porteuse donnée, et une section de démodulation en entrée pour démoduler en fréquence les signaux de détection à la fréquence porteuse, avec par exemple une fréquence porteuse comprise entre 1 et 100 KHz.
L’emploi d’une modulation/démodulation est avantageux pour améliorer les performances du traitement (notamment l’amplification et le filtrage) des signaux de détection pour le calcul du paramètre pupillaire.
Avantageusement, l’unité de contrôle/commande comprend une section d’amplification en entrée pour amplifier les signaux de détection.
Ainsi, cette section d’amplification procure une amplification des signaux de détection, ce qui est avantageux pour améliorer les performances de calcul du paramètre pupillaire à partir des signaux de détection.
Encore avantageusement, l’unité de contrôle/commande comprend une section de filtration fréquentielle en entrée pour filtrer les signaux de détection.
L’invention concerne aussi un procédé de surveillance pupillaire pour surveiller une taille ou une variation de taille ou de forme d’une pupille d’un œil d’un patient, dans lequel est employé un capteur pupillaire conforme à l’invention, en disposant ce capteur pupillaire sur une face externe d’une paupière supérieure de l’œil du patient, et en employant le moyen adhésif pour maintenir en place ce capteur pupillaire sur cette face externe de la paupière supérieure,
dans lequel sont délivrés des signaux de commande au ou aux plusieurs photoémetteurs afin de piloter l’émission de signaux lumineux d’excitation de l’œil à travers la paupière supérieure, et sont réceptionnés des signaux de détection délivrés par le ou les plusieurs photorécepteurs en réponse à une détection de signaux lumineux réfléchis par l’œil et passant à travers ladite paupière supérieure.
Ce procédé de surveillance pourra ainsi mettre en œuvre un calcul d’un paramètre pupillaire représentatif d’une taille ou d’une forme de la pupille, en fonction des signaux de détection et des signaux de commande.
Selon une possibilité, le procédé de surveillance met en œuvre un calcul d’une vitesse de réaction pupillaire en fonction d’une variation du paramètre pupillaire dans le temps.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, d’un exemple de mise en œuvre non limitatif, faite en référence aux figures annexées dans lesquelles :
est une vue schématique d’un système de surveillance pupillaire selon l’invention, avec un capteur pupillaire en place sur une face externe d’une paupière supérieure de l’œil d’un patient ;
est une vue schématique de face (à gauche) et en coupe transversale sur une face externe d’une paupière supérieure de l’œil d’un patient (à droite) d’un capteur pupillaire selon un premier exemple de réalisation de l’invention ;
est une vue schématique de face (à gauche) et en coupe transversale sur une face externe d’une paupière supérieure de l’œil d’un patient (à droite) d’un capteur pupillaire selon un second exemple de réalisation de l’invention ;
est une vue en coupe transversale et à plat d’un capteur pupillaire selon un autre exemple de réalisation de l’invention.
En référence à la Figure 1, un système de surveillance pupillaire 1 selon l’invention comprend un capteur pupillaire 2 et une unité de contrôle/commande 3 reliée au capteur pupillaire 2.
Ce capteur pupillaire 2 comprend un support 20, de préférence flexible, c’est-à-dire ayant une dureté Shore A inférieure ou égale à 80, de manière à pouvoir s’adapter à différentes courbures de paupière supérieure 90 d’un œil 9 d’un patient. Il est cependant envisageable d’avoir un support 20 rigide, avec une dureté Shore A supérieure à 80, ce qui peut éventuellement nécessiter plusieurs tailles pour répondre à différents patients.
Ce capteur pupillaire 2 comprend également des composants optoélectroniques 21, 22 disposés sur le support 20 et comprenant :
- un ou plusieurs photoémetteurs 21 conformés pour émettre des signaux lumineux d’excitation de l’œil 9 à travers la paupière supérieure 90 ; et
- un ou plusieurs photorécepteurs 22 conformés pour détecter les signaux lumineux réfléchis par l’œil 9 et passant à travers la paupière supérieure 90.
En effet, dans le cadre de la présente invention, ce capteur pupillaire 2 est conformé pour détecter une taille ou une variation de taille ou de forme d’une pupille 91 de l’œil 9 à travers la paupière supérieure 90, ce capteur pupillaire 2 étant placé sur la paupière supérieure 90, et donc sur une face externe 92 de la paupière supérieure 90, cette face externe 92 étant opposée à une face interne faisant face à la cornée 93 de l’œil 9. Aussi, ce capteur pupillaire 2 n’est pas positionné sous la paupière supérieure 90, entre la paupière supérieure 90 et la cornée 93, mais il est bien positionné à l’extérieur, dessus la paupière supérieure 90, de sorte que cette paupière supérieure 90 soit interposée entre le capteur pupillaire 2 et la cornée 93. En situation, le support 20 présente une forme générale de calotte hémisphérique. Cette forme de calotte peut correspondre à sa forme au repos, ou bien à sa forme une fois adhéré sur la paupière supérieure 90. Autrement dit, au repos, le support 20 peut être planaire et sa flexibilité va l’autoriser à épouser la paupière supérieure 90 et donc à prendre cette forme de calotte.
Aussi, le capteur pupillaire 2 comprend un moyen adhésif permettant une application du support 20 sur la face externe 92 d’une paupière supérieure 90, de sorte que le capteur pupillaire 2 soit placé et plaqué sur cette face externe 92 de la paupière supérieure 90.
En référence à la Figure 4, ce support 20 peut comprendre une couche principale 23 sur laquelle est prévu un circuit électrique 24 connecté aux composants optoélectroniques 21, 22, autrement dit au(x) photoémetteur(s) 21 et au(x) photorécepteur(s) 22. Cette couche principale 23 et le circuit électrique 23 peuvent former un circuit imprimé flexible (ou « flex PCB ») qui consiste en un circuit imprimé sur la couche principale 23, réalisée dans un matériau flexible tel que le polyimide (Kapton), le film PEEK, le bi-composants kapton/cuivre ou PET (Polytéréphtalate d'éthylène)/aluminium. Ainsi, les composants optoélectroniques 21, 22 sont soudés au niveau de pistes du circuit électrique 24.
Ce support 20 comprend en outre une couche protectrice transparente 25 recouvrant la couche principale 23, le circuit électrique 24 et les composants optoélectroniques 21, 22. La couche protectrice transparente 25 peut être laminée ou déposée par-dessus le circuit électrique 24 et les composants optoélectroniques 21, 22. Cette couche protectrice transparente 25 est de préférence réalisée dans un matériau flexible, par exemple être à base d’un matériau polymérique tel que le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) ou le polydiméthylsiloxane (PDMS). En situation sur la paupière supérieure 90, la couche protectrice transparente 25 est plaquée contre la face externe 92 de la paupière supérieure 90.
Le moyen adhésif peut comprendre au moins une couche adhésive transparente 26 prévue ou rapportée sur une face interne du support 20 pour une adhésion sur la face externe 92 de la paupière supérieure 90. Dans l’exemple de la Figure 4, cette couche adhésive transparente 26 est collée ou déposé sur la couche protectrice transparente 25 afin de pouvoir adhérer à la peau de la paupière supérieure 90.
En variante ou en complément de cette couche adhésive transparente 26, le moyen adhésif peut comprendre au moins une bande adhésive (non illustrée) rapportée sur une face externe du support 20 et dépassant du support 20 pour une adhésion sur la face externe 92 de la paupière supérieure 90. Dans l’exemple de la Figure 4, cette bande adhésive serait rapportée sur la couche principale 23.
Par ailleurs, une bande opaque, apte à absorber la lumière ambiante, est prévue ou rapportée sur une face externe du support 20. Cette bande opaque peut être formée d’une couche opaque solidaire de la face externe du support 20, par exemple une couche opaque laminée ou rapportée sur la couche principale 23, ou une couche opaque intégrée au support 20 comme par exemple en étant formée de la couche principale 23 elle-même qui serait alors réalisée dans un matériau opaque. En variante, la bande opaque est formée d’une bande opaque indépendante du support 20 et recouvrant temporairement le support 20, le temps de la surveillance pupillaire.
La fonction de la bande opaque est d’empêcher la lumière ambiante d’interférer au niveau des composants optoélectroniques 21, 22, afin de ne pas perturber ou bruiter l’émission des signaux lumineux d’excitation de l’œil 9 et la détection des signaux lumineux réfléchis par l’œil 9.
Le capteur pupillaire 2 intègre également une connectique 27 raccordée au circuit électrique 24 et montée sur le support 20, pour un raccordement filaire avec l’unité de contrôle/commande 3.
En référence aux Figures 2 et 3, le ou les plusieurs photorécepteurs 22 sont disposés dans une zone centrale du support 20 traversée par un axe central 4 du support 20, tandis que le ou les plusieurs photoémetteurs 21 sont disposés dans une zone périphérique du support 2 qui s’étend autour de ladite zone centrale. Il est à noter que cet axe central 4 est prévu, en situation sur la paupière supérieure 92, pour être aligné sur l’axe optique de l’œil 9, de sorte que le ou les plusieurs photorécepteurs 22 soient disposés en face de la pupille 94 de l’œil 9, délimité par l’iris 95 ; étant rappelé que la paupière supérieure 90 est interposé entre le capteur pupillaire 2 et l’œil 9.
Bien que non illustré, il est envisageable d’inverser la configuration, autrement dit d’avoir le ou les plusieurs photoémetteurs 21 qui seraient disposés dans une zone centrale du support 20 traversée par l’axe central 4 du support 20, tandis que le ou les plusieurs photorécepteurs 22 sont disposés dans une zone périphérique du support 2 qui s’étend autour de ladite zone centrale.
Bien qu’également non illustré, il est aussi envisageable d’avoir une configuration double qui combine :
- un ou plusieurs photorécepteurs 22 dans une zone centrale du support 20 et un ou plusieurs photoémetteurs 21 dans une zone périphérique du support 2 qui s’étend autour de ladite zone centrale ; et
- un ou plusieurs photoémetteurs 21 dans la zone centrale du support 20 et un ou plusieurs photorécepteurs 22 dans la zone périphérique du support 2 qui s’étend autour de ladite zone centrale.
Dans cette configuration double, il est prévu d’activer de manière séquentielle (ou alternative) les photoémetteurs 21 en zone périphérique et les photoémetteurs 21 en zone centrale, ce qui permet d’avoir une double mesure et ainsi augmenter la robustesse de la détection de la taille de la pupille.
En variante d’une telle activation séquentielle, il est envisageable d’activer de manière combinée les photoémetteurs 21 en zone périphérique avec une première fréquence de modulation et les photoémetteurs 21 en zone centrale avec une seconde fréquence de modulation. Ainsi, un traitement fréquentiel des signaux de détection délivrés par les photorécepteurs 22, pour isoler les fréquences de modulation, permet aussi d’avoir une double mesure.
Le ou les plusieurs photorécepteurs 22 définissent une surface de photo-réception ayant une superficie comprise entre 10 et 150 mm², de sorte que cette surface de photo-réception présente une superficie sensiblement égale voire supérieure à celle de la pupille 94.
Dans l’exemple de la Figure 2, le capteur pupillaire 2 comprend un unique photorécepteur 22 définissant une surface de photo-réception ayant une forme générale circulaire, centré sur l’axe central 4, avec un diamètre compris entre 5 et 10 millimètres. Dans cet exemple, il est envisageable d’employer un photorécepteur 22 flexible, comme par exemple un photodétecteur organique et dans ce cas, il est possible de fabriquer le photodétecteur à la taille et à la forme voulue.
Dans l’exemple de la Figure 3, le capteur pupillaire 2 comprend plusieurs photorécepteurs 22, formant ainsi une matrice de photorécepteurs 22, définissant une surface de photo-réception ayant une forme générale carrée ou rectangulaire, centré sur l’axe central 4, avec un côté compris entre 5 et 10 millimètres. Dans cet exemple, il est envisageable d’employer des photorécepteurs 22 rigides, réunis en matrice de sorte que la séparation entre chaque photorécepteur 22 permet au capteur pupillaire 2 de se courber selon la forme de la paupière supérieure 90. Des interconnexions flexibles pourront alors être utilisées entre les photorécepteurs 22, et la matrice de photorécepteurs 22 pourra être montée en parallèle afin de maximiser le signal reçu par l’ensemble des photorécepteurs 22.
Sur les Figures 2 et 3, le diamètre de la pupille 94 est schématisé par un cercle pupillaire 940 en trait interrompu, illustrant ainsi que la surface de photo-réception procurée par le ou les plusieurs photorécepteurs 22 couvrent intégralement la pupille 94.
En référence aux Figures 2 et 3, le capteur pupillaire 2 comprend une pluralité de photoémetteurs 21 répartis en cercle centré sur l’axe central 4, à distance de cet axe central 4, et donc disposés tout autour du ou des photorécepteurs 22.
Selon une première possibilité, les photoémetteurs 21 sont proches de l’axe central 4 avec une distance entre les photoémetteurs 21 et l’axe central 4 compris entre 3 et 6 mm, de sorte à pouvoir éclairer l’œil 9 au niveau de son iris 95, et ainsi l’amplitude des signaux lumineux réfléchis par l’œil 9 et détectés par le ou les photorécepteurs 22 diminue avec l'augmentation du diamètre de la pupille 94, car l'iris 95 renvoie moins de lumière.
Selon une seconde possibilité, les photoémetteurs 21 sont éloignés de l’axe central 4 avec une distance entre les photoémetteurs 21 et l’axe central 4 compris entre 6 et 12 mm, de sorte à pouvoir éclairer l’œil 9 au niveau de sa sclère 96, et ainsi l’amplitude des signaux lumineux réfléchis par l’œil 9 et détectés par le ou les photorécepteurs 22 augmente avec l'augmentation du diamètre de la pupille 94.
Ces photoémetteurs 21 sont conformés pour émettre des signaux lumineux d’excitation de l’œil 9 à travers la paupière supérieure 90, avec une puissance moyenne propre à chaque photoémetteur qui est comprise entre 0,1 et 10 mW. Ces photoémetteurs 21 sont conformés pour émettre dans plusieurs longueurs d’onde distinctes comprises entre 400 et 1400 nm, et par exemple entre 600 et 1200 nm. Ces photoémetteurs 21 peuvent être des diodes électroluminescentes.
Afin de limiter au maximum l’illumination directe du ou des photorécepteurs 22 par le ou les photoémetteurs 21, il est envisageable de prévoir un ou plusieurs murs absorbants 28 (opaque à la lumière) placé(s) entre le(s) photoémetteur(s) 21 et le(s) photorécepteur(s) 22. Dans l’exemple de la Figure 2, il est prévu un unique mur absorbant 28 de forme cylindrique et qui entoure le(s) photorécepteur(s) 22. Dans l’exemple de la Figure 3, il est prévu un mur absorbant 28 entourant partiellement ou intégralement le ou chaque photoémetteur 21.
L’unité de contrôle/commande 3 est raccordée, via la connectique 27 et le circuit électrique 24 :
- au(x) photoémetteur(s) 21 pour délivrer des signaux de commande 50 au(x) photoémetteur(s) 21 afin de piloter l’émission des signaux lumineux d’excitation de l’œil 9 à travers la paupière supérieure 90 ; et
- au(x) photorécepteur(s) 22 pour recevoir et traiter des signaux de détection 51 délivrés par le(s) photorécepteur(s) 22 en réponse à une détection des signaux lumineux réfléchis par l’œil 9 et passant à travers la paupière supérieure 90.
L’unité de contrôle/commande 3 est alors conformée pour calculer un paramètre pupillaire représentatif d’une taille ou d’une forme de la pupille 94, en fonction des signaux de détection 51 et des signaux de commande 50.
En référence à la Figure 1, cette unité de contrôle/commande 3 comprend un module de calcul 30, comme par exemple un processeur ou un contrôleur, et comprend également :
- une section de modulation 31 en sortie pour moduler en fréquence les signaux de commande 50 à une fréquence porteuse donnée, avec par exemple une fréquence porteuse comprise entre 1 et 100 KHz ;
- une section de démodulation 32 en entrée pour démoduler en fréquence les signaux de détection 51 à la fréquence porteuse ; et
- une section d’amplification 33 en entrée pour amplifier les signaux de détection 51.
Il peut également être prévu en entrée une section de filtration fréquentielle 34 en entrée afin de filtrer les signaux de détection 51, comme par exemple du type filtre passe-bande.
Ainsi, au moyen de la section de modulation 31 et de la section de démodulation 32, l’émission des signaux lumineux d’excitation se fait en fréquentielle, ce qui permet de s’affranchir des perturbations extérieures par filtrage. En variante, la section de modulation 31 et la section de démodulation 32 sont absentes et l’émission des signaux lumineux d’excitation se fait en continu.
L’émission des signaux lumineux d’excitation s’opère donc dans des longueurs d’onde comprises entre 400 et 1400 nm, et par exemple entre 600 et 1200 nm. Les signaux lumineux d’excitation traversent la paupière supérieure 90 ainsi que les différentes parties de l’œil 9 pour venir se réfléchir au niveau de la rétine ou de l’iris 95. Le(s) photorécepteur(s) 22 enregistre(nt) en continue les variations lumineuses sur sa surface de photo-réception, dans le visible et le proche infrarouge, après que les signaux lumineux d’excitation suivent le chemin inverse à travers l’œil et la paupière supérieure 90. Il est à noter que l’unité de contrôle/commande 3 peut fonctionner sur batterie ou sur secteur.

Claims (26)

  1. Capteur pupillaire (2) pour détecter une taille ou une variation de taille ou de forme d’une pupille (94) d’un œil (9) d’un patient, ledit capteur pupillaire (2) comprenant des composants optoélectroniques (21, 22) disposés sur un support (20), lesdits composants optoélectroniques (21, 22) comprenant un ou plusieurs photoémetteurs (21) et un ou plusieurs photorécepteurs (22), ledit capteur pupillaire (2) étant caractérisé en ce qu’il comprend un moyen adhésif permettant une application du support (20) sur une face externe (92) d’une paupière supérieure (90) de l’œil (9) du patient, de sorte que ledit capteur pupillaire (2) est prévu pour être placé sur ladite face externe (92) de la paupière supérieure (90), le ou les plusieurs photoémetteurs (21) étant configurés pour une émission de signaux lumineux d’excitation de l’œil (9) à travers ladite paupière supérieure (90) et le ou les plusieurs photorécepteurs (22) étant configurés pour une détection de signaux lumineux réfléchis par l’œil (9) et passant à travers ladite paupière supérieure (90).
  2. Capteur pupillaire (2) selon la revendication 1, dans lequel le moyen adhésif comprend au moins une couche adhésive transparente (26) prévue ou rapportée sur une face interne du support (20) pour une adhésion sur la face externe (92) de la paupière supérieure (90).
  3. Capteur pupillaire (2) selon la revendication 1, dans lequel le moyen adhésif comprend au moins une bande adhésive rapportée sur une face externe du support (20) et dépassant dudit support (20) pour une adhésion sur la face externe (92) de la paupière supérieure (90).
  4. Capteur pupillaire (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le ou les plusieurs photoémetteurs (21) sont conformés pour émettre des signaux lumineux d’excitation de l’œil (9) à travers la paupière supérieure (90), avec une puissance moyenne propre à chaque photoémetteur qui est comprise entre 0,1 et 10 mW.
  5. Capteur pupillaire (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une bande opaque, apte à absorber la lumière ambiante, est prévue ou rapportée sur une face externe du support (20).
  6. Capteur pupillaire (2) selon la revendication 5, dans lequel la bande opaque est formée d’une couche opaque solidaire de la face externe du support (20), par exemple une couche opaque laminée sur le support (20) ou intégrée au support (20).
  7. Capteur pupillaire (2) selon la revendication 5, dans lequel la bande opaque est formée d’une bande opaque indépendante du support (20) et recouvrant temporairement le support (20).
  8. Capteur pupillaire (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le support (20) comprend une couche principale (23) sur laquelle est prévu un circuit électrique (24) connecté aux composants optoélectroniques (21, 22), et une couche protectrice transparente (25) recouvrant la couche principale (23), le circuit électrique (24) et les composants optoélectroniques (21, 22).
  9. Capteur pupillaire (2) selon les revendications 6 et 8, dans lequel la couche opaque est laminée ou rapportée sur la couche principale (23), ou la couche opaque est formée de la couche principale (23) elle-même qui est alors réalisée dans un matériau opaque.
  10. Capteur pupillaire (2) selon les revendications 8 ou 9, dans lequel le circuit électrique (24) est relié à une connectique (27) pour un raccordement filaire avec une unité de contrôle/commande (3).
  11. Capteur pupillaire (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le support (20) est flexible pour s’adapter à différentes courbures de paupière supérieure (90).
  12. Capteur pupillaire (2) selon les revendications 8 et 11, dans lequel la couche principale (23) et la couche protectrice transparente (25) sont réalisées dans des matériaux ayant chacun une dureté Shore A inférieure ou égale à 80.
  13. Capteur pupillaire (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le ou des photorécepteurs (22) sont disposés dans une zone centrale du support (20) traversée par un axe central (4) du support (20), et le ou des photoémetteurs (21) sont disposés dans une zone périphérique du support (20) qui s’étend autour de ladite zone centrale.
  14. Capteur pupillaire selon la revendication 13, dans lequel le ou les photoémetteurs (21) sont proches de l’axe central (4) du support (20) de sorte à pouvoir éclairer l’œil au niveau de son iris (95), avec une distance entre le ou les photoémetteurs (21) et ledit axe central (4) compris entre 3 et 6 mm.
  15. Capteur pupillaire selon la revendication 13, dans lequel le ou les photoémetteurs (21) sont éloignés de l’axe central (4) du support (20) de sorte à pouvoir éclairer l’œil au niveau de sa sclère (96), avec une distance entre le ou les photorécepteurs (21) et ledit axe central (4) compris entre 6 et 12 mm.
  16. Capteur pupillaire (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le ou des photoémetteurs (21) sont disposés dans une zone centrale du support (20) traversée par un axe central (4) du support (20), et le ou des photorécepteurs (22) sont disposés dans une zone périphérique du support (20) qui s’étend autour de ladite zone centrale.
  17. Capteur pupillaire (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le ou les plusieurs photorécepteurs (22) définissent une surface de photo-réception ayant une superficie comprise entre 10 et 150 mm².
  18. Capteur pupillaire (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le ou les plusieurs photorécepteurs (22) définissent une surface de photo-réception ayant une forme générale circulaire avec un diamètre compris entre 5 et 10 millimètres, ou une forme générale carrée ou rectangulaire avec un côté compris entre 5 et 10 millimètres.
  19. Capteur pupillaire selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le ou les plusieurs photoémetteurs (21) sont conformés pour émettre dans au moins une longueur d’onde comprise entre 400 et 1400 nm, et par exemple entre 600 et 1200 nm.
  20. Capteur pupillaire (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le ou les plusieurs photoémetteurs (21) sont conformés pour émettre dans plusieurs longueurs d’onde distinctes comprises entre 400 et 1400 nm, et par exemple entre 600 et 1200 nm.
  21. Système de surveillance pupillaire (1) pour surveiller une taille ou une variation de taille ou de forme d’une pupille (94) d’un œil (9) d’un patient, comprenant un capteur pupillaire (2) conforme à l’une quelconque des revendications 1 à 20, et une unité de contrôle/commande (3) raccordée à :
    - le ou les plusieurs photoémetteurs (21) pour délivrer des signaux de commande (50) audit ou auxdits plusieurs photoémetteurs (21) afin de piloter l’émission des signaux lumineux d’excitation de l’œil (9) à travers la paupière supérieure (90) ; et à
    - le ou les plusieurs photorécepteurs (22) pour recevoir et traiter des signaux de détection (51) délivrés par le ou les plusieurs photorécepteurs (22) en réponse à une détection des signaux lumineux réfléchis par l’œil (9) et passant à travers ladite paupière supérieure (90) ;
    ladite une unité de contrôle/commande (3) étant conformée pour calculer un paramètre pupillaire représentatif d’une taille ou d’une forme de la pupille (94), en fonction desdits signaux de détection (51) et desdits signaux de commande (50).
  22. Système de surveillance pupillaire (1) selon la revendication 21, dans lequel l’unité de contrôle/commande (3) est conformée pour calculer une vitesse de réaction pupillaire en fonction d’une variation du paramètre pupillaire dans le temps.
  23. Système de surveillance pupillaire (1) selon les revendications 21 ou 22, dans lequel l’unité de contrôle/commande (3) comprend une section de modulation (31) en sortie pour moduler en fréquence les signaux de commande (50) à une fréquence porteuse donnée, et une section de démodulation (32) en entrée pour démoduler en fréquence les signaux de détection (51) à la fréquence porteuse, avec par exemple une fréquence porteuse comprise entre 1 et 100 KHz.
  24. Système de surveillance pupillaire (1) selon l’une quelconque des revendications 21 à 23, dans lequel l’unité de contrôle/commande (3) comprend une section d’amplification (33) en entrée pour amplifier les signaux de détection (51).
  25. Système de surveillance pupillaire (1) selon l’une quelconque des revendications 21 à 24, dans lequel l’unité de contrôle/commande (3) comprend une section de filtration fréquentielle (34) en entrée pour filtrer les signaux de détection (51).
  26. Procédé de surveillance pupillaire pour surveiller une taille ou une variation de taille ou de forme d’une pupille (94) d’un œil (9) d’un patient, dans lequel est employé un capteur pupillaire (2) conforme à l’une quelconque des revendications 1 à 20, en disposant ledit capteur pupillaire (2) sur une face externe (92) d’une paupière supérieure (90) de l’œil (9) du patient, et en employant le moyen adhésif pour maintenir en place ledit capteur pupillaire (2) sur ladite face externe (92) de la paupière supérieure (90),
    dans lequel sont délivrés des signaux de commande (50) au ou aux plusieurs photoémetteurs (21) afin de piloter l’émission de signaux lumineux d’excitation de l’œil (9) à travers la paupière supérieure (90), et sont réceptionnés des signaux de détection (51) délivrés par le ou les plusieurs photorécepteurs (22) en réponse à une détection de signaux lumineux réfléchis par l’œil (9) et passant à travers ladite paupière supérieure (90).
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