FR3124373A1 - Système de télésurveillance des paramètres physiologiques - Google Patents

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Abstract

Titre : Dispositif connecté sans fil pour la mesure des paramètres physiologiques. Dispositif connecté sans fil et encapsulé dans une résine en silicone, pour la mesure des paramètres physiologiques : Fréquence cardiaque, taux d’oxygénation (SpO2), pression artérielle et température, apte à être positionné sur la peau du corps humain, le dispositif comprenant un support (100) diélectrique sur lequel est positionné un système de communication (700), un support (110) sur lequel est positionné un premier système de captation (400) qui permet de mesurer deux signaux PPG rouge et infrarouge, comprenant un capteur thermique (10), deux éléments électroluminescents (300, 301), l’élément (300) émet une lumière infrarouge et l’élément (301) émet une lumière rouge , un photorécepteur (200) sensible à la lumière infrarouge et un photorécepteur (201) sensible à la lumière rouge, et un support (120) sur lequel est positionné un deuxième système de captation (401) qui permet de mesurer un seul signal PPG infrarouge, comprenant un élément électroluminescent (300) et un photorécepteur (200), le dispositif étant caractérisé en ce qu’il comprend une première nappe de connexion 80 pour assurer la connexion électrique entre les deux éléments 700 et 400, et une deuxième nappe de connexion (90) pour assurer la connexion électrique entre les deux éléments (700) et (401). Le dispositif étant caractérisé en ce que le système de captation 401 mesure un seul signal PPG avec une lumière monochromatique infrarouge. Le signal PPG émis par le système de captation 401 est parfaitement synchronisé avec le signal PPG infrarouge émis par le système de captation 400. Les mesures sont effectuées en deux endroits différents du corps pour déterminer le temps de transit du pulse (PTT) et calculer la pression artérielle. Figure de l’abrégé : [Fig. 1]

Description

Système de télésurveillance des paramètres physiologiques
La présente invention concerne le domaine des appareils médicaux de mesure. Elle trouve pour application particulièrement avantageuse le domaine des oxymètres et tensiomètres. Elle pourra également s’appliquer aux dispositifs connectés sans fil permettant de mesurer la température, la fréquence cardiaque, la pression artérielle et de saturation en oxygène O2 chez le patient.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Un oxymètre de pouls mesure le taux de saturation en oxygène dans le sang en mesurant la quantité de lumière absorbée par celui-ci (elle dépend de la longueur d'onde de la lumière incidente absorbée par les hémoglobines oxygénées et les hémoglobines désoxygénées) avec deux longueurs d'onde différentes : une lumière rouge et une lumière infrarouge traversent le tissu humain (par exemple, oreille ou doigt) et sont détectées par un photorécepteur pour déterminer la saturation en oxygène. Cependant, les oxymètres de pouls fonctionnent par transmission ce qui limite leur seule utilisation à certaines zones tissulaires du corps situées au niveau des extrémités (doigts, orteils). Ils sont très volumineux, rigides et toujours associés à des câbles pour les mesures en continu.
Le principe utilisé pour le fonctionnement des oxymètres de pouls est basé sur la capacité d’absorption du sang des lumières rouge et infrarouge, selon leur saturation en oxygène. Le calcul du taux de saturation sanguin en oxygène noté SpO2 est basé sur le rapport « R » entre la CHbO2 sur la CHb. La CHbO2 étant la concentration sanguine en oxyhémoglobine et la CHb est la concentration totale d’hémoglobine dans le sang.
Cette méthode d’oxymétrie peut aussi renseigner sur la fréquence cardiaque à travers le calcul de l’intervalle inter-battement IBI (Interbeat Interval).
Un deuxième paramètre très utile et très important pour l’évaluation de l’état de santé des patients: l’hypertension artérielle. L’hypertension artérielle (HTA) est la pathologie chronique la plus répandue dans les pays développés avec une prévalence de l’ordre de 20 à 30% dans la population adulte. L’incidence de l’hypertension devrait encore augmenter du fait du vieillissement de la population, de la sédentarité et de l’obésité. La mesure non invasive de la pression artérielle (PA) reste aujourd’hui un pilier du diagnostic et du traitement de l’HTA. Dans ce contexte, la PA est un signe vital qui peut être mesuré de manière intermittente par des tensiomètres électroniques à gonflage automatique (à raison d’une mesure toutes les 15s).
Ces mesures utilisent un brassard qui va réaliser dans un premier temps l’occlusion d’une artère et recueillir dans une seconde phase de déflation les oscillations de pression transmises lors du passage de l’onde de pouls. Cette mesure reste inconfortable et peu précise sur les données de pression systolique/diastolique qui sont par ailleurs les variables utilisées cliniquement. De plus, la surveillance de la pression artérielle au sommeil reste compliquée avec l’utilisation de ce brassard.
Les mesures de tous ces paramètres physiologiques nécessitent plusieurs équipements et différents dispositifs médicaux.
Pour simplifier la mesure de tous ces paramètres physiologiques, nous proposons une nouvelle technologie basée sur la mesure de deux signaux PPG par oxymétrie proche infrarouge pour mesurer en continu le taux d’oxygénation (SpO2), la fréquence cardiaque et la pression artérielle, associée à un capteur thermique pour la mesure de la température.
Cette technique est basée sur un seul dispositif sous forme de patch avec l’utilisation d’un seul système électronique d’acquisition connecté à deux capteurs optoélectroniques.
La mesure des signaux PPG est effectuée simultanément. Une mesure de la fréquence cardiaque par le calcul de l’intervalle inter-battement (IBI), de la SpO2 (par le calcul du rapport R) et de la pression artérielle par le calcul du temps de transit de pulse PTT (pulse transit time) sera ainsi effectuée en continue.
Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés.
RESUME
Pour atteindre cet objectif, selon un mode de réalisation on prévoit un dispositif de mesure de plusieurs signaux PPG par oxymétrie réflective avec l’utilisation d’un seul système électronique d’acquisition et de transmission de données associé à plusieurs capteurs optoélectroniques sensibles aux longueurs d’ondes entre 500nm et 1000nm. Cette technologie permet la mesure en temps réel, du rapport R entre la CHbO2 et la CHb pour le calcul de la SpO2, le IBI pour le calcul de la fréquence cardiaque et de temps de transit de pulse (PTT) pour le calcul de la pression artérielle.
Le dispositif sous forme de patch comprenant : un premier support diélectrique comportant un système de captation comprenant un ou plusieurs éléments électroluminescents, et au moins un photorécepteur, comprenant une face exposée apte à entrer en contact avec la partie de peau et un deuxième support diélectrique comportant un système de captation comprenant au moins un élément électroluminescent, et au moins un photorécepteur, comprenant une face exposée apte à entrer en contact avec la partie de peau. Les deux systèmes de captation sont connectés à un système électronique d’acquisition formé par un circuit imprimé comprenant au moins un microcontrôleur, une chaine d’acquisition, une batterie, un module d’alimentation et une antenne Bluetooth pour la transmission des données.
Dans la présente invention, il faudrait réussir à proposer un dispositif garantissant un confort du dispositif en contact de la peau. Il faudrait que ce dispositif, soit adaptable à tous types de surfaces du corps humain et puisse permettre des mesures comparables à celles effectuées à l’aide des dispositifs connus de l’état de la technique comme les brassards qui se positionnent au niveau du bras et l’oxymètre à pince positionné au niveau du doigt.
De ce fait, la présente invention permet d’optimiser le confort d’utilisation du dispositif de mesures, grâce à un dispositif sous forme de patch protégé par une couche d’encapsulation en silicone élastique sur le système de captation et sur le système électronique d’acquisition pour permettre un contact doux et confortable entre le dispositif et la peau. Cette couche d’encapsulation formée en silicone médical est associé à un adhésif double face également en silicone médical.
De ce fait, la présente invention propose un moyen d’optimiser un dispositif d’oxymétrie comprenant au moins deux capteurs optoélectroniques formés par une pluralité d’éléments luminescents et une pluralité d’éléments photorécepteurs.
Ainsi, la présente invention permet une mesure en temps réel de la SpO2, pression artérielle (PA) et de la fréquence cardiaque (FC) associé avec un capteur thermique pour la mesure de la température.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux dans la description détaillée d’un mode de réalisation de cette dernière illustré par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels:
La représente le dispositif comprenant deux capteurs optoélectroniques connectés de part et d’autre d’une seule carte électronique d’acquisition et de communication. Le premier capteur optoélectronique est formé par un capteur thermique, deux éléments électroluminescents et deux photorécepteurs. Le deuxième capteur optoélectronique est formé par un élément électroluminescent et un photorécepteur. L’ensemble des capteurs et carte électronique sont encapsulés par une résine élastique en silicone médical.
La représente un deuxième mode de réalisation du dispositif formé par un dispositif comprenant un premier capteur optoélectronique connecté à une première carte électronique d’acquisition et un deuxième capteur optoélectronique connecté à une deuxième carte électronique d’acquisition. Le premier capteur optoélectronique est formé par un capteur thermique, deux éléments électroluminescents et deux photorécepteurs. Le deuxième capteur optoélectronique est formé par un élément électroluminescent et un photorécepteur. L’ensemble des capteurs et carte électronique d’acquisition sont encapsulés par une résine élastique en silicone médical.
La représente le diagramme du système de calcul des paramètres physiologiques : la SpO2, la FC et la PA à partir de la mesure des signaux PPG et le calcul de rapport R et de PTT.
La représente un dispositif connecté sans fil comprenant un premier capteur optoélectronique positionné sur l’artère temporale superficielle au niveau de la tête et collée par un adhésif en silicone, et un deuxième capteur optoélectronique positionné sur l’artère carotide primitive au niveau du cou et collé par un adhésif en silicone. Les deux capteurs sont connectés à une seule carte électronique d’acquisition. Cette carte électronique est positionnée à proximité de premier capteur et collée également par un adhésif en silicone. Les deux capteurs et la carte électronique d’acquisition sont encapsulés par une résine en silicone médical.
La représente un dispositif connecté sans fil comprenant un premier capteur optoélectronique positionné sur l’artère sous-clavière au niveau du torse et collé par un adhésif en silicone, et un deuxième capteur optoélectronique positionné sur l’artère carotide primitive au niveau du cou et collé par un adhésif en silicone. Les deux capteurs sont connectés à une seule carte électronique d’acquisition collée également par un adhésif en silicone. Les deux capteurs et les cartes électroniques d’acquisition sont encapsulés par une résine en silicone médical.
La représente un dispositif connecté sans fil comprenant un premier capteur positionné au niveau de l’artère brachiale et un deuxième capteur positionné au niveau de l’artère radiale. Les deux capteurs sont connectés à une seule carte électronique d’acquisition. Cette carte électronique est positionnée à proximité du premier capteur et collée également par un adhésif en silicone.
La représente un dispositif connecté sans fil comprenant un premier capteur connecté à une première carte électronique d’acquisition et positionné au niveau de l’artère brachiale et un deuxième capteur connecté à une deuxième carte électronique d’acquisition et positionné au niveau de l’artère radiale.
La représente un dispositif connecté sans fil comprenant un premier capteur positionné au niveau de l’artère radiale et un deuxième capteur positionné au niveau de l’artère principale du pouce. Les deux capteurs sont connectés à une seule carte électronique. La carte électronique d’acquisition est positionnée à proximité de premier capteur et collée par un adhésif en silicone.
La représente un dispositif connecté sans fil comprenant un premier capteur positionné sur l’artère tibiale antérieure et un deuxième capteur positionné sur l’artère poplitée. Les deux capteurs sont connectés à une seule carte électronique. La carte électronique d’acquisition est positionnée à proximité de premier capteur et collée par un adhésif en silicone.
La représente un dispositif connecté sans fil comprenant un premier capteur connecté à une première carte électronique d’acquisition et positionné sur l’artère tibiale antérieure et un deuxième capteur connecté à une deuxième carte électronique d’acquisition et positionné l’artère poplitée.
La représente deux signaux PPG donnés par le dispositif et détectés à partir du premier capteur optoélectronique positionné au niveau de de l’artère radiale droite. Le rapport R calculé à partir des deux signaux PPG nous donne la valeur du taux d’oxygénation SpO2.
La représente deux signaux PPG donnés par le dispositif. Le premier signal infrarouge est détecté à partir du premier capteur optoélectronique et le deuxième signal infrarouge est détecté à partir du deuxième capteur optoélectronique. Le calcul de temps de transit du pulse (PTT) entre les deux signaux nous donne la valeur de la pression artérielle PA.
Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques.

Claims (10)

  1. Dispositif connecté sans fil et encapsulé par une résine élastique en silicone médical, pour la mesure des paramètres physiologiques : fréquence cardiaque, taux d’oxygénation (SpO2), pression artérielle et température, apte à être positionné sur une artère en contact avec la peau du corps humain, le dispositif comprenant un support (100) sur lequel est positionné un système électronique d’acquisition et de communication (700), un support (110) sur lequel est positionné un premier système de captation (400) qui permet de mesurer deux signaux PPG rouge et infrarouge, comprenant un capteur thermique (10), deux éléments électroluminescents (300, 301), l’élément (300) émet une lumière infrarouge et l’élément (301) émet une lumière rouge , un photorécepteur (200) sensible à la lumière infrarouge et un photorécepteur (201) sensible à la lumière rouge, et un support (120) sur lequel est positionné un deuxième système de captation (401) qui permet de mesurer un seul signal PPG infrarouge, comprenant un élément électroluminescent (300) et un photorécepteur (200), le dispositif étant caractérisé en ce qu’il comprend une première nappe de connexion 80 pour assurer la connexion électrique entre les deux éléments 700 et 400, et une deuxième nappe de connexion (90) pour assurer la connexion électrique entre les deux éléments (700) et (401).
  2. Le Dispositif selon la revendication précédente dans lequel les deux systèmes de captation 400 et 401 sont encapsulés par une résine élastique en silicone médical et collés sur la peau par un adhésif en silicone médical et positionnés sur une même artère,
  3. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système électronique d’acquisition 700 est encapsulé dans une résine élastique en silicone et collé sur la peau par un adhésif en silicone médical.
  4. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel, le dispositif est connecté sans fil à un smartphone, tablette ou ordinateur.
  5. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel, le dispositif est alimenté par une batterie rechargeable par induction.
  6. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel, le premier élément électroluminescent 300 et le deuxième élément électroluminescent 301 émettent des ondes électromagnétiques dont les longueurs d’ondes sont comprises entre 500nm et 1000nm.
  7. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel, le premier élément photorécepteur (200) et le deuxième élément photorécepteur (201) sont sensibles aux ondes électromagnétiques dont les longueurs d’ondes sont comprises entre 500nm et 1000nm
  8. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel le premier élément électroluminescent (300) et le deuxième élément électroluminescent (301) sont des OLEDs.
  9. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel les photorécepteurs (200) et (201), sont des photodiodes organiques.
  10. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel le système électronique d’acquisition et de communication 700 comprend un microcontrôleur 910, une antenne Bluetooth 920, une batterie Li-Polymère 900, un module de recharge sans fil par induction 1000.
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