FR2459036A1 - Continuous blood pressure monitor - has sensor and transistor implanted in patient's skin, transmitting signal by carrier signal modulation - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention a trait, d'une manière générale, aux techniques permettant de mesurer les paramètres liés à l'activité cardiaque et concerne plus particulièrement un procédé destiné à mesurer en continu la pression artérielle centrale et un appareil électronique permettant de mettre en oeuvre ce procédé. The invention relates, in general, to techniques for measuring parameters related to cardiac activity and more particularly relates to a method for continuously measuring central arterial pressure and an electronic device for implementing this. process.
Il existe, à l'heure actuelle, de nombreuses méthodes pour mesurer la pression artérielle, dérivées de la méthode Riva
Rocci. La plus connue et la plus ancienne est celle utilisant le brassard entourant un membre comprenant une grosse artère, mis sous pression au moyen d'un manomètre affichant ladite pression, et le stéthoscope pour écouter les sons de Korotkoff déterminant les deux phases maximale et minimale de la pression artérielle.There are currently many methods for measuring blood pressure, derived from the Riva method
Rocci. The best known and oldest is that using the cuff surrounding a member comprising a large artery, pressurized by means of a pressure gauge displaying said pressure, and the stethoscope to listen to the sounds of Korotkoff determining the maximum and minimum phases of blood pressure.
On citera également les méthodes oscillométrique et auscultatoire qui consistent à mettre en évidence les variations de pression dues aux battements de l'artère à l'aide, respectivement, d'une capsule oscillométrique (oscillomètre de Pachon) et d'un moyen acoustique.Mention will also be made of the oscillometric and auscultatory methods which consist in highlighting the pressure variations due to the beating of the artery using, respectively, an oscillometric capsule (Pachon oscillometer) and an acoustic means.
Ces dispositifs, dérivés de la méthode de Riva-Rocci, agissent par voie externe et, par conséquent, leur conception, qui a été plus particulièrement adaptée à la morphologie de l'homme, rencontre certains inconvénients à leur généralisation d'emploi, notamment sur la morphologie animale. De plus, la valeur obtenue par les méthodes utilisant les sons de Korotkoff est ponctuelle, et la répétition des mesures, nécessaire pour une étude continue de l'activité cardiaque, provoque très souvent une modification non négligeable des paramètres à déterminer. These devices, derived from the Riva-Rocci method, act externally and, consequently, their design, which has been more particularly adapted to human morphology, encounters certain drawbacks in their generalization of use, in particular on animal morphology. In addition, the value obtained by the methods using Korotkoff sounds is punctual, and the repetition of the measurements, necessary for a continuous study of cardiac activity, very often causes a significant modification of the parameters to be determined.
D'autre part, la pression artérielle, qui se décompose en deux valeurs maximale et minimale respectivement appelées pression systolique et pression diastolique, est mieux exploitable sous sa forme diastolique. En effet, la vasodilatation artérielle, traduisant la qualité de l'interaction des médicaments avec leur site récepteur lors d'expériences pharmacologiques, est liée aux variations de la pression moyenne déterminée comme suit
2
d + 5 où Pm est la pression moyenne
est la pression diastolique
P5 est la pression systolique.On the other hand, blood pressure, which breaks down into two maximum and minimum values respectively called systolic pressure and diastolic pressure, is better usable in its diastolic form. In fact, arterial vasodilation, reflecting the quality of the interaction of drugs with their receptor site during pharmacological experiments, is linked to variations in mean pressure determined as follows
2
d + 5 where Pm is the average pressure
is the diastolic pressure
P5 is the systolic pressure.
On comprend à la lecture de cette formule que les variations de la pression moyenne sont très sensibles à celles de la pres
sion diastolique et qu'une mesure précise de cette dernière est donc indispensable.We understand from reading this formula that the variations in average pressure are very sensitive to those in the pres
diastolic vision and that precise measurement of the latter is therefore essential.
Or, la méthode des sons de Korotkoff s'avère inefficace pour répondre aux exigences pharmacologiques car la mesure de la pression diastolique correspond à la pression déterminée à l'instant ou disparaissent lesdits sons, instant difficile à distinguer avec exactitude par l'homme ou les moyens électromécaniques. On a pu cependant remédier à cet inconvénient en utilisant une méthode, dite "directe", qui consiste à opérer une effraction vasculaire et à mesurer in situ la pulsation sanguine. Cette méthode permet en outre d'obtenir une valeur de la pression instantanée et autorise un tracé continu de la pression artérielle en fonction du temps, appelé sphygmogramme. However, the Korotkoff sound method proves ineffective in meeting pharmacological requirements because the measurement of diastolic pressure corresponds to the pressure determined at the instant when said sounds disappear, an instant difficult to distinguish with exactitude by humans or electromechanical means. We could however remedy this drawback by using a method, called "direct", which consists in operating a vascular breach and in situ measuring the blood pulsation. This method also makes it possible to obtain an instantaneous pressure value and allows a continuous plotting of the arterial pressure as a function of time, called a sphygmogram.
Cette méthode directe, souvent utilisée comme système de référence chez l'homme, est actuellement appliquée chez l'animal de la manière suivante. On insère dans une artère un cathéter en silastic rempli d'un liquide anticoagulant et qui reflète à son extrémité distale une pression représentative de la pression artérielle en fonction du temps. Cette extrémité distale est extériorisée et reliée à un capteur de pression couplé à un transducteur engendrant des pulsions électriques proportionnelles aux variations de la pulsation sanguine. Ce transducteur est ensuite connecté au moyen d'un fil conducteur à une unité de traitement - tel un polygraphe enregistreur - pour traduire en langage intelligible lesdites pulsions. This direct method, often used as a reference system in humans, is currently applied in animals as follows. A silastic catheter filled with an anticoagulant liquid and which reflects at its distal end a pressure representative of the arterial pressure as a function of time is inserted into an artery. This distal end is externalized and connected to a pressure sensor coupled to a transducer generating electrical pulses proportional to the variations of the blood pulsation. This transducer is then connected by means of a conductive wire to a processing unit - such as a recording polygraph - to translate said pulses into intelligible language.
Un tel dispositif pose de sérieux problèmes et, parmi ceuxci
- des risques d'infection nécessitant des soins constants ;
- une rupture assez fréquente entre le cathéter et le cap teur, entrainant huit fois sur dix une hémorragie agoni que
- et une rupture du cadre familier du sujet puisque ce dernier est testé en laboratoire, ce qui provoque notamment des changements de la pression artérielle faussant le calcul de la pression moyenne.Such a device poses serious problems and, among these
- risks of infection requiring constant care;
- a fairly frequent rupture between the catheter and the sensor, causing eight times out of ten an agonized hemorrhage that
- and a rupture of the familiar framework of the subject since the latter is tested in the laboratory, which notably causes changes in blood pressure distorting the calculation of the average pressure.
Le procédé, objet de l'invention, permet de remédier à ces inconvénients tout en donnant, en continu, une mesure précise et réelle des pressions artérielles systolique et diastolique. Suivant l'invention, le procédé consiste
- d'une part, à implanter sous la peau du sujet à tester un ensemble émetteur d'un signal électrique représentatif de la pression artérielle en fonction du temps,
- et d'autre part, à transmettre ledit signal à un ensemble récepteur par modulation d'une onde porteuse.The method, object of the invention, makes it possible to remedy these drawbacks while giving, continuously, a precise and real measurement of the systolic and diastolic arterial pressures. According to the invention, the method consists
on the one hand, to be implanted under the skin of the subject to be tested, an assembly emitting an electrical signal representative of the arterial pressure as a function of time,
- And secondly, to transmit said signal to a receiver assembly by modulation of a carrier wave.
L'intérêt de ce procédé est de rendre les deux ensembles émetteur et récepteur distincts et autonomes. Ainsi, on peut procéder à des mesures à distance de la pression artérielle d'un sujet, tout en laissant à ce dernier la faculté d'évoluer librement et sans gène (suppression du fil conducteur) dans son cadre familier. The advantage of this process is to make the two transmitter and receiver assemblies distinct and autonomous. Thus, it is possible to carry out remote measurements of the arterial pressure of a subject, while leaving the latter the faculty of evolving freely and without gene (removal of the common thread) in his familiar setting.
Une caractéristique préférentielle de l'invention consiste à utiliser une onde sous-porteuse modulée en amplitude par le signal représentatif de la pression artérielle et à transmettre ensuite au récepteur cette onde sous-porteuse par modulation de fréquence de ladite onde porteuse. En effet, le signal repréen- tatif de la pression artérielle étant de l'ordre de 1,5 Herz et présentant une valeur moyenne non nulle que l'on désire exploiter, une simple transmission par modulation de fréquence de ce signal s'avère difficile à réaliser, en raison notamment de sa composante continue. Aussi, il a été imaginé d'utiliser une onde sous-porteuse modulée en amplitude par le signal à transmettre avant de faire une transmission en modulation de fréquence.Cette modulation en amplitude préliminaire a pour objet de fournir un signal résultant, de valeur moyenne nulle, donc facile à transmettre par modulation de fréquence. A preferred characteristic of the invention consists in using a subcarrier wave modulated in amplitude by the signal representative of the arterial pressure and in then transmitting this subcarrier wave to the receiver by frequency modulation of said carrier wave. Indeed, the representative signal of the arterial pressure being of the order of 1.5 Herz and having a nonzero mean value which it is desired to exploit, a simple transmission by frequency modulation of this signal proves difficult. to be carried out, notably because of its continuous component. Also, it has been imagined to use a subcarrier wave amplitude modulated by the signal to be transmitted before making a transmission in frequency modulation. The purpose of this preliminary amplitude modulation is to provide a resulting signal, of zero mean value , therefore easy to transmit by frequency modulation.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'onde sousporteuse est un signal carré, facile à générer, et dont la démodulation s'opère par simple redressement. De plus, comme on le verra plus loin, ce signal carre assurera l'alimentation de l'organe capteur de pression qui jouera alors le rôle de modulateur. According to another characteristic of the invention, the subcarrier wave is a square signal, easy to generate, and the demodulation of which takes place by simple rectification. In addition, as will be seen below, this square signal will supply the pressure sensor member which will then act as a modulator.
L'invention propose également un appareil électronique permettant de mettre en oeuvre ce procédé. The invention also provides an electronic device for implementing this method.
Cet appareil est constitué d'une part d'un ensemble émetteur comprenant essentiellement et en combinaison
- un organe capteur de pression engendrant un signal électrique variable proportionnel à la pression artérielle,
- une source d'énergie électrique alimentant ledit organe capteur et générant un signal électrique porteur constant,
- et une antenne émettrice du signal porteur modulé par le signal variable, et d'autre part, d'un ensemble récepteur comprenant essentiel lement et en combinaison
- une antenne réceptrice du signal porteur modulé,
- un étage amplificateur dudit signal,
- un étage de détection du signal variable modulateur et représentatif de la pression artérielle enregistrée par l'organe capteur,
- et une unité de traitement de ce signal.This device consists on the one hand of a transmitter assembly comprising essentially and in combination
- a pressure sensing member generating a variable electrical signal proportional to the blood pressure,
a source of electrical energy supplying said sensor member and generating a constant carrier electrical signal,
- And an antenna transmitting the carrier signal modulated by the variable signal, and on the other hand, a receiver assembly comprising essentially and in combination
- an antenna receiving the modulated carrier signal,
- an amplifier stage of said signal,
a stage for detecting the variable modulating signal and representative of the arterial pressure recorded by the sensor organ,
- and a unit for processing this signal.
D'autres caractéristiques et d'autres avantages de la présente invention ressortiront à la lecture de la description ciaprès, donnant à titre d'exemple non limitatif et en regard du dessin annexé, un mode de réalisation préférée d'un appareil électronique Me mesure de la pression artérielle, conforme à l'invention. Other characteristics and other advantages of the present invention will emerge on reading the description below, giving by way of nonlimiting example and with reference to the appended drawing, a preferred embodiment of an electronic device measuring me blood pressure, according to the invention.
La figure, portée par ce dessin, est un schéma fonctionnel d'un tel appareil. The figure, carried by this drawing, is a functional diagram of such an apparatus.
Ce dernier est constitue de deux ensembles distincts 10 et 20, respectivement appelés émetteur et récepteur. Le premier est placé sous la peau du sujet à tester alors que le second, fixe, est disposé à distance, autorisant de ce fait le sujet a évoluer librement dans son cadre familier. The latter consists of two separate sets 10 and 20, respectively called transmitter and receiver. The first is placed under the skin of the subject to be tested while the second, fixed, is arranged at a distance, thereby allowing the subject to move freely in his familiar setting.
Dans le contexte de l'invention, on entend par "ensemble émetteur" le groupe d'éléments destinés à enregistrer et à transmettre un signal représentatif de la pression artérielle, et par ensemble récepteur" le groupe d'éléments destinés à recevoir et à traduire le signal transmis. In the context of the invention, the term "transmitter assembly" means the group of elements intended to record and transmit a signal representative of the arterial pressure, and by receiver assembly "the group of elements intended to receive and translate the transmitted signal.
L'émetteur 10 comprend, en entrée, un organe capteur de pression miniaturisé 11, susceptible d'être introduit dans un vaisseau sanguin, et engendrant sous l'effet d'un courant électrique continu un signal électrique basse fréquence S1 dont l'amplitude est proportionnelle à la pression sanguine exercée sur ledit capteur. Avantageusement, on alimente le capteur par un signal électrique carre S2, de fréquence moyenne et appelé onde sousporteuse, de sorte que l'on obtient en sortie du capteur 11 l'onde sous-porteuse S2 modulée en amplitude par le signal S1 ; le capteur 11 lui-meme joue le rôle de modulateur. Le signal carré S2 est créé dans un générateur 12 formé d'un oscillateur et alimenté par une source d'énergie électrique 13.Cette onde sousporteuse S2 modulée en amplitude par le signal S1 est alors introduite dans un étage modulateur 14 dont le rôle est d'incorporer l'onde S2 dans un autre signal électrique haute fréquence constant S3 appelé onde porteuse et généré également par un oscillateur alimenté par la source 13.Cette onde porteuse S3, qui est modulée en fréquence par l'onde sous-porteuse S2, est injectée dans une antenne émettrice 15 qui, formée par un ou plusieurs conducteurs convenablement disposés, engendre sous l'effet de l'onde porteuse S3, des ondes électromagnétiques qui induisent dans l'espace, et plus particulièrement dans les conducteurs qu'elles rencontrent, des courants de forme et de fréquence identiques à l'onde porteuse S3 modulée en fréquence par l'onde sous-porteuse S2, elle même modulée en amplitude par le signal
S1
L'ensemble récepteur 20, quant à lui, comprend en entrée une antenne réceptrice 21 de même constitution que l'antenne 15.The transmitter 10 comprises, at input, a miniaturized pressure sensor member 11, capable of being introduced into a blood vessel, and generating under the effect of a direct electric current a low frequency electric signal S1 whose amplitude is proportional to the blood pressure exerted on said sensor. Advantageously, the sensor is supplied with a square electrical signal S2, of medium frequency and called the carrier wave, so that the output of the sensor 11 is the subcarrier wave S2 amplitude modulated by the signal S1; the sensor 11 itself acts as a modulator. The square signal S2 is created in a generator 12 formed by an oscillator and powered by an electrical energy source 13. This subcarrier wave S2 amplitude modulated by the signal S1 is then introduced into a modulator stage 14 whose role is to '' incorporate the S2 wave into another constant high frequency electrical signal S3 called the carrier wave and also generated by an oscillator powered by the source 13. This carrier wave S3, which is frequency modulated by the subcarrier wave S2, is injected into a transmitting antenna 15 which, formed by one or more suitably arranged conductors, generates under the effect of the carrier wave S3, electromagnetic waves which induce in space, and more particularly in the conductors which they meet, currents of identical shape and frequency to the carrier wave S3 frequency modulated by the subcarrier wave S2, itself amplitude modulated by the signal
S1
The receiver assembly 20, for its part, comprises at the input a receiving antenna 21 of the same constitution as the antenna 15.
Cette antenne 21 capte l'onde porteuse S3 transmise par 1 'ensem- ble émetteur 10 pour l'acheminer vers un étage amplificateur 22.This antenna 21 picks up the carrier wave S3 transmitted by the transmitter assembly 10 to route it to an amplifier stage 22.
Cette onde est ensuite introduite dans un étage de détection 23 dont le rôle est dans un premier temps de faire apparaitre l'onde sous-porteuse S2 modulée en amplitude et, dans un deuxième temps, de redresser l'onde 52 pour mettre en évidence le signal basse fréquence S1, représentatif de la pression artérielle.This wave is then introduced into a detection stage 23, the role of which is, firstly, to bring up the sub-carrier wave S2 amplitude modulated and, secondly, to straighten the wave 52 to highlight the low frequency signal S1, representative of blood pressure.
Ainsi détecté, le signal basse fréquence est entré dans une unité de traitement 24 constituée d'un oscilloscope et/ou d'un enregistreur graphique, par exemple, pour traduire les résultats de la mesure opérée, et notamment la valeur moyenne de la pression artérielle. Thus detected, the low frequency signal is entered into a processing unit 24 consisting of an oscilloscope and / or a graphic recorder, for example, to translate the results of the measurement carried out, and in particular the average value of the arterial pressure. .
On comprend dès lors que l'émetteur 10 et le récepteur 20 décrits ci-dessus sont indépendants et autonomes, et offrent de nombreux avantages. D'une part, la mesure de la pulsation sanguine par l'organe capteur 11, effectuée in situ dans le vaisseau sanguin, est très précise. D'autre part, il est possible de surveiller plusieurs sujets en même temps, munis chacun d'un émetteur caractérisé par la fréquence de son onde porteuse S3, en manipulant par exemple un dispositif de synchronisation se présentant sous la forme d'un commutateur associé à l'ensemble récepteur. De plus, on notera la présence d'un interrupteur magnétique 16, disposé sur la sortie de la source d'énergie 13 et destiné à interrompre l'alimentation des organes situés en aval.Cet interrupteur 16, par exemple actionné au moyen d'un aimant appliqué sur la peau à proximité de l'émetteur 10, permet de fractionner les tests ; ces derniers s'effectuent généralement sur des périodes répétitives de six heures. It is therefore understood that the transmitter 10 and the receiver 20 described above are independent and autonomous, and offer numerous advantages. On the one hand, the measurement of the blood pulsation by the sensor organ 11, carried out in situ in the blood vessel, is very precise. On the other hand, it is possible to monitor several subjects at the same time, each provided with a transmitter characterized by the frequency of its carrier wave S3, by manipulating for example a synchronization device in the form of an associated switch to the receiver assembly. In addition, note the presence of a magnetic switch 16, arranged on the output of the energy source 13 and intended to interrupt the supply of the organs located downstream. This switch 16, for example actuated by means of a magnet applied to the skin near the emitter 10, makes it possible to split the tests; these are generally carried out over repetitive periods of six hours.
La source d'énergie 13 pourra être aussi bien constituée par un jeu de piles que par un accumulateur, ce dernier offrant l'avantage d'être rechargeable à distance par une bobine d'induction et, par conséquent, assurant une grande autonomie à 1 'appa- reil de mesure. The energy source 13 could be constituted as well by a set of batteries as by an accumulator, the latter offering the advantage of being remotely rechargeable by an induction coil and, consequently, ensuring a great autonomy at 1 'measuring device.
A titre d'information, nous donnons ci-après un exemple d'exécution d'un tel appareil de mesure, réalisé par l'Ecole
Nationale Supérieure d'ingénieurs de Constructions Aéronautiques de Toulouse (ENSICA) et destiné à tester la pression artérielle d'un chien.For information, we give below an example of the execution of such a measuring device, produced by the School
National Superior of Aeronautical Constructions engineers of Toulouse (ENSICA) and intended to test the blood pressure of a dog.
L'organe capteur 11 est une sonde MILLARD-PC350-5F, reliée par un fil conducteur aux autres éléments 12, 13, 14 et 15, rassemblés dans un boltier implantable. Ainsi, la sonde est placée près de la crosse aortique alors que le boitier est glissé sous la peau du chien près de la cage thoracique. L'animal peut alors évoluer librement dans un chenil tout en étant le sujet d'expérimentations pharmacologiques. The sensor member 11 is a MILLARD-PC350-5F probe, connected by a conductive wire to the other elements 12, 13, 14 and 15, gathered in an implantable boltier. Thus, the probe is placed near the aortic arch while the housing is slid under the dog's skin near the rib cage. The animal can then move freely in a kennel while being the subject of pharmacological experiments.
Les autres composants des deux ensembles émetteur et récepteur sont des éléments de marque NARCO et de constitution connue en soi. The other components of the two transmitter and receiver assemblies are elements of the NARCO brand and of constitution known per se.
L'appareil a été testé en premier lieu sur un banc de simulation sanguine pour une mise au point parfaite, puis utilisé sans problème sur un sujet vivant dans un laboratoire pharmaceutique. The device was first tested on a blood simulation bench for perfect development, then used without problem on a living subject in a pharmaceutical laboratory.
Il est évident que de nombreuses modifications et variantes de l'invention peuvent être réalisées en se basant sur les enseignements ci-dessus donnes. Il est, par conséquent, bien entendu que l'invention peut être mise en oeuvre d'une manière différente de celle plus particulièrement décrite ci-dessus, et ce en restant dans le cadre des revendications jointes au présent mémoire. It is obvious that many modifications and variations of the invention can be made based on the above teachings. It is therefore understood that the invention can be implemented in a manner different from that more particularly described above, and this while remaining within the scope of the claims appended to the present specification.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7915744A FR2459036A1 (en) | 1979-06-14 | 1979-06-14 | Continuous blood pressure monitor - has sensor and transistor implanted in patient's skin, transmitting signal by carrier signal modulation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7915744A FR2459036A1 (en) | 1979-06-14 | 1979-06-14 | Continuous blood pressure monitor - has sensor and transistor implanted in patient's skin, transmitting signal by carrier signal modulation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2459036A1 true FR2459036A1 (en) | 1981-01-09 |
| FR2459036B1 FR2459036B1 (en) | 1983-05-06 |
Family
ID=9226824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR7915744A Granted FR2459036A1 (en) | 1979-06-14 | 1979-06-14 | Continuous blood pressure monitor - has sensor and transistor implanted in patient's skin, transmitting signal by carrier signal modulation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2459036A1 (en) |
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Also Published As
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|---|---|
| FR2459036B1 (en) | 1983-05-06 |
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