EP3781032A1 - Dispositif de mesure de bio-impedance - Google Patents

Dispositif de mesure de bio-impedance

Info

Publication number
EP3781032A1
EP3781032A1 EP19724550.9A EP19724550A EP3781032A1 EP 3781032 A1 EP3781032 A1 EP 3781032A1 EP 19724550 A EP19724550 A EP 19724550A EP 3781032 A1 EP3781032 A1 EP 3781032A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrode
user
electrodes
measuring device
measuring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19724550.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Marc BOUREZ
Cindy DOPIERALA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sentinhealth SAS
Original Assignee
Sentinhealth SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sentinhealth SAS filed Critical Sentinhealth SAS
Publication of EP3781032A1 publication Critical patent/EP3781032A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves
    • A61B5/053—Measuring electrical impedance or conductance of a portion of the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves
    • A61B5/053—Measuring electrical impedance or conductance of a portion of the body
    • A61B5/0535—Impedance plethysmography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08—Measuring devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/085—Measuring impedance of respiratory organs or lung elasticity
    • A61B5/086—Measuring impedance of respiratory organs or lung elasticity by impedance pneumography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
    • A61B5/681—Wristwatch-type devices
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/683—Means for maintaining contact with the body
    • A61B5/6831—Straps, bands or harnesses
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/684—Indicating the position of the sensor on the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7271—Specific aspects of physiological measurement analysis
    • A61B5/7278—Artificial waveform generation or derivation, e.g. synthesizing signals from measured signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/028—Circuits therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0209—Special features of electrodes classified in A61B5/24, A61B5/25, A61B5/283, A61B5/291, A61B5/296, A61B5/053
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/04—Arrangements of multiple sensors of the same type
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0002—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
    • A61B5/0004—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by the type of physiological signal transmitted
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves
    • A61B5/053—Measuring electrical impedance or conductance of a portion of the body
    • A61B5/0537—Measuring body composition by impedance, e.g. tissue hydration or fat content
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08—Measuring devices for evaluating the respiratory organs

Definitions

  • the field of the present invention is that of measuring devices applied to the body components, more particularly devices capable of measuring the bioimpedance of a human body.
  • aqueous buildup otherwise known as edema, prevents the proper breathing: lodged in the lung tissues at the extracellular level, the water blocks the gaseous exchanges of oxygen and carbon dioxide that usually take place there.
  • Cardiac decompensation can lead to cardiogenic pulmonary edema. Respiratory discomfort and shortness of breath are some of the symptoms, caused by a compensation of the lungs increasing their work breathing and causing including chest pain. These symptoms worsen until major respiratory distress if fluid accumulation is not detected upstream. Pulmonary edema is considered medically as a vital emergency that must be treated at the first signs of onset, the treatments being heavier than the late diagnosis, tissues are less engorged at an early stage.
  • Any patient at risk of heart disease should be vigilant because of the possible occurrence of pulmonary edema.
  • Patients at risk are usually followed by regular medical examinations, such as doctor-assisted oscillation, chest x-ray, blood test and / or electrocardiogram to identify cardiac arrhythmias.
  • the patient is forced to closely monitor his lifestyle and treat his cardiac pathology to avoid complications underlying pulmonary edema.
  • a medical follow-up remains binding for the patient, since he is dependent on the medical community and the practitioner to carry out an evaluation of his pulmonary and cardiac condition.
  • Another disadvantage is the regularity of the follow-up, the patient having to submit frequently to the medical environment to prevent aggravated complications.
  • monitoring does not can be reasonably performed in a long-term, long-term, for all patients, including those with good autonomy.
  • a measurement, by the patient himself, of a variation of the volume of liquid in the pulmonary tissues would make it possible to evaluate the appearance of an edema in relative autonomy.
  • Measuring bio-impedance is a non-invasive measure that includes information about a liquid composition of the body, such as the presence of edema.
  • known devices for measuring bioimpedance do not allow specific and practical evaluation of the presence of thoracic edema, and more specifically of pulmonary edema.
  • these devices for measuring bioimpedance are used to determine a user's body composition, and for example a present fat content ratio. in the body.
  • the object of the present invention is therefore to solve the disadvantages described above by designing a bioimpedance measuring device that can be used easily and repeatedly by the patient for monitoring its pulmonary state.
  • the invention therefore relates to a bioimpedance measuring device characterized in that it comprises a band configured to surround a wrist of a first arm of a user and on which are arranged at least two current-injecting electrodes and at least two potential measuring electrodes, a first current-injecting electrode and a first potential-measuring electrode being disposed on an inner surface of the band and configured to contact the wrist, a second current-injecting electrode, and a second potential measuring electrode being disposed on an outer surface of the strip and configured to each have an interface surface with a portion of the second arm of the user, the measuring device further comprising a raw data collection system of bio-impedance from the potential measurement electrodes, and a raw data processing system to obtain at least one monitoring measure and a significant information of a state of pulmonary bioimpedance, said collection system being carried by the band and configured to communicate with the treatment system.
  • the measuring device comprises a band worn on the wrist of its user. This band is in contact with the wrist during the measurement. This contact with the wrist is on the side of the inner surface of the strip, at the first current-injecting electrode and the first measuring electrode. Thus, the first current-injecting electrode and the first measuring electrode are in contact with the wrist during the measurement. In particular, the band is loose with respect to the wrist. Thus, when no measuring operation is planned, the band is not in close contact with the wrist, so as to avoid a sweating effect which could disturb the measurements to come.
  • the total number of electrodes is four: two current injector electrodes and two measurement electrodes.
  • the number of four electrodes although not limiting, makes it possible to optimize the size of the band.
  • a four-point measurement makes it possible to minimize the contact impedance due to the electrodes.
  • a low-intensity electric current flows between the current-injecting electrodes through the measuring electrodes.
  • low intensity means an intensity less than milliampere, of the order of 10 to 100 microamperes for a frequency of about 10kHz.
  • the measuring electrodes are arranged in the path of this electric current so as to define at a given point an electric potential value.
  • the signal perceived by the measuring electrodes is a characteristic electric potential, for a current of constant intensity, of an impedance value, according to Ohm's law.
  • the electrical potential resulting from the passage of the current is modified according to the resistance of the biological tissues encountered and the measuring electrodes potential in the current path make it possible to quantify the variation of this potential and therefore the variation of bioimpedance for a current of constant intensity.
  • the electrodes are divided into two groups respectively disposed on the inner face and the outer face of the strip, each group comprising a current-injecting electrode and a measuring electrode. And the arrangement of each of these groups of electrodes is different, in order to position in each group the electric potential measuring electrode on the path of the electrical current flowing through the body of the user from or towards the Injector electrode. More particularly, the first current-injecting electrode and the first potential-measuring electrode of a first group of electrodes are aligned in a distinct direction, advantageously perpendicular to the direction in which the second current-injecting electrode extends, and the second potential electrode of the second group of electrodes.
  • the electrode proximal to a transthoracic segment of the user is the measuring electrode while the electrode distal to this transthoracic segment is the injector electrode.
  • the first group of electrodes arranged on the internal face, and thus made to come into contact with the support arm of the measuring device is configured so that the electrodes are aligned in a first direction along the the axis of the arm, with the first injector electrode disposed at the end of the hand arm of the measuring device and the first measuring electrode disposed on the side of the trunk of the user.
  • the group of electrodes arranged on the outer face, and thus made to come into contact with the free hand closing the loop is configured so that the electrodes are aligned in a second different direction, and in particular substantially perpendicular, of the first direction.
  • the injector electrode arranged on the outer face of the strip may be arranged to be covered by the fingers of the free hand closing the loop and the measuring electrode is then arranged to be covered by the palm of this same hand.
  • the raw data measured at the measuring electrodes correspond to a potential difference between the two measuring electrodes.
  • These raw data include the transthoracic bioimpedance value but also the bioimpedance values of other tissues traversed by the current (muscle, bone, fatty tissue, vascular system and other organs), and parasitic impedance values (that of the electrodes, for example). It is necessary to take repeated and averaged measurements to reveal any variations in transthoracic bioimpedance evolution by comparing an average of raw data with a standard value. The standard value is obtained during a calibration protocol described elsewhere.
  • the set of measurements making it possible to obtain an average of raw data is carried out under conditions equivalent to those defined according to the calibration protocol so that the measurement is not impacted, for example, by an inappropriate position of the user.
  • the measurement can be replicated several times, at a very short time interval, so as to increase the number of raw data retrieved to achieve the average value used to compare with the standard value and thereby increase the statistical reliability of this set of measures, without this being too penalizing in terms of time to pass for the user.
  • cardiac, respiratory, postural and / or environmental noise which can be estimated as smoothed on an average obtained from a sufficient number of raw data, is limited and therefore the variation identified between an average of raw data measured and a standard value can be assimilated as resulting from a change in the volume of fluid in lung tissue.
  • the measurement is acquired by continuously closing the circulation loop for an optimized period of time.
  • the optimization of the period of time consists in providing a measurement time which is, on the one hand, sufficiently long to filter the high frequency noises, such as the heart and / or ventilatory noises occurring during this lapse of time, and which are not not too long so as not to make the measurement difficult for the user who must remain static during this measurement.
  • the measurement is taken during an acquisition of between thirty (30) seconds and forty-five (45) seconds.
  • a conversion of raw data into actionable data is allowed by the processing system.
  • the processing system applies an algorithm for averaging the raw data to reveal changes in the transthoracic bioimpedance measurement. By repeated measurements, for example over a day, and averaged, the evolution of the transthoracic bioimpedance value is therefore followed.
  • Pulmonary edema can be identified when the value of a raw data average indicative of a transthoracic bio-impedance value is below a certain threshold value.
  • floor value is meant a value defining a critical threshold since the value resulting from the measurement of the raw data is lower than this floor value, indicating a degraded physiological state.
  • This floor value is defined according to a basal state of the user that has given rise during a calibration process to the estimation of a reference standard value.
  • the floor value corresponds to a downward value of the order of 0.25 to 2.5%, and more particularly of the order of 0.5 to 1%, relative to the reference standard value, and obtaining an average Measurements of less than the value of the floor value is an indicator of a state of decompensation resulting from thoracic fluid accumulation.
  • the preferred measuring instruments for implementing the measuring device according to the invention will have a resolution capable of detecting this decrease. It is understood that the greater the sensitivity of the instruments used, the more variations close to 0.25% compared to the reference standard value will be detectable and earlier will be the detection of the decompensation state.
  • the circulation loop is defined between the wrist of the user's first arm and the hand or any other part of the second arm so that it passes through two arms and a transthoracic segment.
  • An advantage to using such a circulation loop is that this loop of circulation is long, crossing right through the transthoracic segment between the two arms. In this way, the circulation loop makes it possible to define an important vector of Piccoli, for a better taking into account of the transthoracic segment.
  • the sensitivity of the measurement also depends on the electronic system used.
  • the lowest impedance measurements made can be of the order of 10 ohms. This is the case by employing an AD5934 chip type electrical system, designed to have a management of the injection of the current and the reception of the signal.
  • the advantage of a tape comes from the fact that it can be worn permanently by the user.
  • the first current-injecting electrode and the first measuring electrode are configured to be in contact with the wrist during measurement operations. This contact with the wrist is especially ensured when the measurement is made by pressing the other hand or arm on the band which has the effect of pressing the electrodes against the arm. The contact between the electrodes and the wrist is thus ensured for each measurement.
  • the tape, carrier of a miniaturized system is portable and nomadic, limiting the constraints of use for the user. Its use for obtaining information relating to transthoracic bioimpedance is also simplified, requiring only closure of the circulation loop, by contact.
  • non-pulmonary impedance values is meant the set formed by non-pulmonary bioimpedance values and parasitic impedance values induced by the user and intrinsic to the measuring device according to the invention.
  • the non-pulmonary bioimpedance corresponds, in a non-limiting way, to the bioimpedance values inherent in muscle, bone, fatty tissue, vascular system and other organs.
  • the non-pulmonary bioimpedance can correspond to the bioimpedance of the arms and the thorax, excluding the lungs.
  • the parasitic impedance values correspond, in a non-limiting manner, to the impedance values of the electrodes, the movement artefacts (mainly the patient's arms), and the impedance values of the ventilatory and cardiac components.
  • the The impedance value of an electrode is between 500 and 1000 ohms. It includes an impedance value due to the electrode itself, a skin / electrode contact impedance value and an impedance value due to skin resistance.
  • the raw data incorporating the pulmonary impedance values and the non-pulmonary impedance values have an estimated value of between 1500 and 2500 ohms.
  • the raw data are collected over a given period of time, and are then averaged to give reliable information of the user's pulmonary bioimpedance on this given period of time, for example the day.
  • the algorithm averages the raw data collected to provide a value corresponding to a monitoring measure. Obtaining an average allows temporal filtering by statistical processing.
  • the processing system is configured to determine a difference between a reference standard value and at least one monitoring measure and to generate a notification to the user when the monitoring measure has a value. less than the value corresponding to the standard value and provided that this difference is between 0.25% and 2.5% of the corresponding value of the reference standard value.
  • the raw data collected over 24 hours make it possible to establish a monitoring measure on the basis of a daily average measurement.
  • These daily average measurements are compared with each other to detect a deviation from a reference standard value obtained by measurements made over a reference period during the calibration procedure. Since the average daily measurements reveal values lower than the standard value, with a difference of the order of 0.25 to 2.5%, more particularly 0.5 to 1% relative to the standard value, a warning action is carried out. It is understood that the aim is both a gap large enough to be indicative of pulmonary edema, which explains that the threshold must be at least 0.25%, and a difference that is not too great for ensure that the detection of a risk of pulmonary edema is achieved in time for medical efficacy.
  • the difference according to the invention can correspond to a difference in values between 5 and 50 Ohms. Since the difference measured by the processing system between the standard value and a monitoring measure, obtained by the average of raw data, is situated within these value ranges, an alert revealing this difference is notified.
  • This notification is transmitted for example to the user. It can also be transmitted directly to a user tracking center, for example a medical facility, or to anyone authorized to follow the user.
  • the notification is transmitted to the user and to a person authorized to follow it.
  • the measuring device is of interest in comparing a standard value, established to calibrate the measuring device, and a monitoring measurement, obtained by an average of measurements carried out in order to evaluate the measurement. state of the user.
  • the user is informed of any significant difference.
  • by monitoring means an average of raw data, for example performed on raw data recorded on a day.
  • the difference can be notified for example on the processing system, or on a user interface as will be described later.
  • the calibration protocol is monitored by the user. It is necessary that the user of the measuring device according to the invention is the person on whom the calibration protocol is performed. Indeed, the measurements are relative to the user, characterizing him personally.
  • This calibration protocol makes it possible to obtain the standard value as defined above, namely a reference average obtained from several reference measurements. It makes it possible to establish a baseline of the patient, for example by repeated reference measurements several times a day and / or over several days, averaged.
  • the calibration protocol determines the protocol according to which the user will have to use the measuring device according to the invention.
  • the calibration protocol is performed on a user at rest, in a sitting position.
  • the monitoring measures are then systematically performed in this same context. Compliance with this protocol makes the measurement more reliable.
  • This calibration protocol must be established before initiating the monitoring measures. he can also be applied in order to update the measuring device, for example following any modification affecting its use or impacting the user.
  • a difference is considered significant when the monitoring measure, corresponding to the average of raw data over a period, for example a daily period, has a value lower than a floor value corresponding to 0.25 to 2.5%. more particularly 0.5 to 1% of the reference standard value.
  • the invention can provide that it is necessary to confirm the existence of this significant difference so that the user is not misled by an erroneous measurement. The feasibility of this confirmation is dependent on the permissible variability and measurement frequency for the user.
  • the processing system compares the raw data with at least one limit value.
  • This limit value may for example represent 150% of the standard value.
  • Raw data with a value greater than this limit value indicates, for example, that the measurement is incorrect and must be done again.
  • One cause of an incorrect measurement is, for example, non-compliance with the contact conditions, that is to say the fact that the contact between the wrist of the first arm and the first current-injecting electrode, the wrist of the first arm and the first potential measurement electrode, the hand portion of the second arm and the second current-injecting electrode, the hand portion of the second arm, and the second potential-measuring electrode are poorly assured.
  • the implementation of a limit value is one way to make the measurement more reliable.
  • the measuring device can also be coupled to a punctual warning system.
  • This warning system is activated only after a measurement when the value of the raw data is above the limit value. The user is then warned to repeat a measurement operation, in order to obtain a new value.
  • the warning system may correspond to a visual, audible or tactile alert. Without being limiting, can be mentioned: a light, or a particular display at the user interface, a ring, a vibration of the measuring device, or a combination of these examples.
  • the alert can be interrupted manually, or automatically when the measurement is repeated.
  • the processing system is integrated with the band.
  • the internalization of the tape processing system has an interest in the compactness of the measurement device then miniaturized.
  • the raw data is directly processed by the tape, the raw data collection system coming from the potential measurement electrodes physically cooperating with the processing system, for example within the same printed circuit.
  • the treatment system can be outsourced.
  • the processing system can then take the form of an independent processing system, or installed on a support such as a computer, or any other medium capable of including and performing the operations of the algorithm specific to the processing device. It is understood that this outsourced processing system is associated with external communication means configured to communicate with communication means embedded on the tape to allow the transmission of raw data between the collection system and the processing system.
  • the treatment system communicates to the user a revealing result of the transthoracic or pulmonary bio-impedance.
  • a display of this result is done on the treatment system directly, or on its support.
  • the display is alternately on the band via a user interface for example.
  • This user interface may be an electronic display device, such as a screen. It is understood that the communication of the result by the processing system can be achieved via the aforementioned communication means if the processing system is outsourced.
  • Different communication technologies can be used to link the processing system to the tape and allow the transmission of raw data and the calculated result.
  • wireless communication technologies can be mentioned, such as a technology using Bluetooth, Wi-Fi, or Li-Fi, or wired technologies.
  • the injector electrodes are controlled to use a multi-frequency current.
  • the current delivered by the power supply system to the first current-injecting electrode and the second current-injecting electrode has a variable frequency.
  • the multi-frequency current makes it possible to measure a extracellular impedance inaccessible by single-frequency method.
  • the extracellular compartment is indeed that solicited by the edema.
  • the robustness of the measurement is increased by this approach.
  • the current can be mono-frequency. This frequency is in particular between 5 kHz and 100 kHz.
  • the highest frequency is chosen.
  • a high frequency makes it possible to minimize parasitic impedance values.
  • the parasitic impedance values include motion artifacts, which may be larger in a measuring device according to the invention, since worn on the wrist of the user.
  • the choice of a high frequency constitutes an electrical optimization for the measuring device according to the invention.
  • a measurement device providing a single frequency current is also advantageous because of its simplicity and the reduced cost of its implementation.
  • the strip is formed of an elastic cylindrical sheath.
  • Cylindrical sheath means an envelope intended to surround the wrist. This envelope is in one piece in the manner of a sleeve, provided with a certain elasticity, removable by deformation.
  • the cylindrical sheath has a dimension adapted to the wrist. Indeed, the sheath must be in close physical contact with the wrist of the user during the measurement: it must not be too loose, but sufficiently not to cause perspiration and to avoid prolonged contact of the electrodes with the wrist of the user when no measure is desired.
  • the sheath should have a circumference around a circumference of the wrist of the user, so as to combine maintenance, ease of installation and conditions appropriate to the measurement. These dimensions depend on the material used to make the sheath and its characteristics of its elastic nature.
  • the band is provided with overlapping ends.
  • the band then takes a shape similar to that of a wristwatch, provided with a clasp cooperating with the overlapping ends. When the ends cooperate, the band forms a closed cylinder.
  • the clasp is ideally adjustable to the size of the wrist. Can be cited as a non-limiting example: a clasp hooks and textile loops, a magnetic clasp, a buckle clasp, an articulated clasp folding clasp, a ratchet clasp.
  • the first current-injecting electrode, the first potential-measuring electrode, the second current-injecting electrode and / or the second potential-measuring electrode may be of different natures when integrated with the circular cladding.
  • electrodes operating in "dry" medium can be chosen.
  • dry means that said electrodes do not require the use of a conductive gel.
  • a conductive gel, usually used for electrodes positioned punctually on a user, are not adapted to a continuous port of the electrodes. Indeed, the gel should also be worn in long time, which could irritate the skin.
  • these electrodes are compatible with operation in a humid environment. Indeed, they must be able to resist the perspiration of the user and operate there, especially since the close contact between the band and the wrist of the user can cause sweating.
  • the cylindrical sheath incorporates circular electrodes. It is the first current-injecting electrode, the first potential-measuring electrode, the second current-injecting electrode and / or the second potential-measuring electrode. These circular electrodes describe a trajectory generally parallel to the edges of the cylindrical sheath, thus forming a closed circle. Elastic cylindrical sheath and circular electrodes are intimately linked. This configuration promotes the contact of the electrodes with the wrist. Thus, the electrodes as the cylindrical sheath are ergonomic.
  • the combination of an elastic cylindrical sheath and one or more circular electrodes provides a device that is easy to insert around the wrist for the user and loose enough to not interfere with the user while allowing a reliability of the measurement by ensuring that at least a portion of the body of the user is in contact with the corresponding circular electrode.
  • Cylindrical sheath and circular electrode may correspond to a weave covered with a conductive element, such as metal, more particularly silver. They may also correspond to a weave covered with a conductive, charged polymer, such as a polysiloxane polymer.
  • These weavings may be solid surface or structured surface.
  • the structured surfaces may be a porous surface or a ribbed surface.
  • the favorable combination for an electrode / strip couple will be: structured surface and polysiloxane polymer electrode.
  • the current-injecting electrode and the potential-measuring electrode are of different dimensions.
  • the potential-measuring electrode adopts specific dimensions, and in particular a greater surface area than that of the corresponding injector electrode, that is to say placed on the same face as the electrode. measurement.
  • the dimensions of the electrodes must make it possible to provide a contact interface with the user and the large surface area of the measuring electrode must make it possible to reduce the parasitic impedances of these electrodes.
  • An internal contact surface corresponds to the inner surface of the strip including a surface of the first potential measuring electrode intended to be in contact with the wrist of the first arm of the user. This surface of the first potential measurement electrode intended to be in contact with the wrist is a first interface surface.
  • An external contact surface corresponds to the outer surface of the strip including a surface of the second potential measurement electrode intended to be in contact with the part of the user's hand.
  • This surface of the second potential measurement electrode intended to be in contact with the part of the hand of the user is a second interface surface.
  • the first interface surface and the second interface surface have a specific geometry.
  • the first interface surface and the second interface surface of the measurement electrodes is wide. The larger they are, the better the measurement.
  • a first interface surface, respectively a second interface surface must be understood as wide since it represents a surface greater than at least 10% of the internal surface, or outer surface of the strip, and advantageously a surface greater than 40% of the internal or external surface of the strip.
  • the second interface surface is configured so that the hand portion of the second arm has the shape of at least one finger.
  • the second interface surface is configured so that the part of the hand of the second arm has the shape of a palm.
  • the user grasps the measuring device.
  • the second current-injecting electrode, near the second potential-measuring electrode is encompassed by the palm and thus comes into contact with the hand of the second arm of the user.
  • the strip comprises at least one positioning mark of the portion of the second arm of the user.
  • the user is assisted by positioning marks. These positioning marks merge with or integrate the second current-injecting electrode and the second potential-measuring electrode on the outer surface of the strip.
  • the contact geometry which is known to impact the measurement, is not modified by a postural variability of the user.
  • the positioning mark is an outline of the contact surface.
  • This contour is for example represented on the tape, by a drawing, or by any other means. It can represent one or more fingers, or the imprint of the hand, in whole or in part.
  • the positioning mark is signified by a relief in position of the second current-injecting electrode and the second potential-measuring electrode.
  • This relief may constitute the contour of the contact surface.
  • the relief can be limited to notches arranged along the contour of the contact surface.
  • the positioning mark is a boxed surface.
  • the positioning mark is thus set back from a main plane of the outer surface of the strip towards the inner surface of the strip, thereby reducing the distance between the outer surface and the inner surface of the strip.
  • the positioning mark is a projecting surface.
  • the measuring device comprises an iterative signaling detector. The current circulation loop is closed by contact with a portion of the second hand of the user. Closing this traffic loop is at the initiative of the user. However, a monitoring protocol requires regular action.
  • the iterative warning is a recurrent time alarm. It tells the user that the measurement is to be done. According to a particular protocol, the measurements are spaced two hours apart.
  • the iterative warning can take the form of a visual, audible or tactile alert. Without being limiting, can be mentioned: a light, or a particular display at a user interface, a ring, a vibration of the measuring device, or a combination of these examples.
  • the iterative warning can be interrupted manually, or automatically when the new monitoring action is taken.
  • the iterative warning can be confused with the one-time warning system, warning that the measurement is not taken correctly, in the same alarm. They can thus be of the same nature. Alternatively, the iterative warning is distinct from the one-time alert.
  • Regular measurement is useful in the analysis of raw data, obtaining their average for the monitoring measure, and comparing these measurements with a benchmark value.
  • a daily average measurement having the same number of raw data to average and / or the fact that these measurements were taken at equivalent times in terms of biological rhythms and particular circadian of the user, guarantees the reproducibility of the measurements.
  • any discrepancy in the monitoring measures, observed in the proportions as previously mentioned, will be the sign of a pulmonary anomaly, and not of an artefact due to the user's biological rhythm.
  • the invention also relates to a method for determining information relating to a transthoracic bioimpedance comprising the following steps:
  • the value of each raw data item can also be compared with stored threshold values, such as a limit value. The user can then be informed of the validity of the monitoring measure.
  • the user is warned of a significant and possibly revealing variation of cardiac insufficiency, since the step of comparing the monitoring measure, that is to say an averaged value of several raw data, at the reference standard value reveals a difference in the order of 0.25 to 2.5% of the standard value.
  • FIG. 1 is a general view of the context of use of the measuring device according to the invention
  • FIG. 2 is a flowchart of the operation of a measuring device according to the invention
  • FIG. 3 is a schematic view of a measuring device according to the invention in a first embodiment
  • FIG. 4 is a perspective view of a measuring device according to the invention in a second embodiment.
  • FIG 1 there is shown a user 1 wearing a wrist 2 a measuring device 3 of bio-impedance according to the invention.
  • the measuring device 3 takes the form of a band 4, seen here by transparency through a hand of the user, the band 4 surrounding the wrist 2 of a first arm 5 of the user 1, in this case the right arm.
  • the band 4 of the measuring device 3 has an inner surface 21 facing the wrist 2 when the band 4 is carried by the user 1, and an outer surface 19 turned away.
  • the inner surface 21 carries a first current injector electrode 22 and a first potential measurement electrode 23.
  • this first current-injecting electrode 22 and this first potential-measuring electrode 23 are capable of coming into contact with the wrist 2.
  • the outer surface 19 carries a second current injector electrode 17 and a second measurement electrode 18 of potential.
  • the second current injector electrode 17 and the second measurement electrode 18 of potential are configured to each have an interface surface 56 with a portion 7 of the second arm 6 of the user 1, here a palm and fingers of the hand left arm.
  • the second current injector electrode 17 and the second measurement electrode 18 of potential come into contact with the left hand of the user 1.
  • the user 1 closes a circulation loop 8 of current.
  • the band 4 comprises a power supply system 46 delivering a current 55 able to flow between the current-injecting electrodes when the circulation loop 8 is closed.
  • the current 55 passes through the first arm 5 as well as the second arm 6 of the user 1, and between them, a transthoracic segment 9.
  • the current 55 then flows from the first current injector electrode 22 to the second current injector electrode 17, passing successively through the first measurement electrode 23 of potential and the second measuring electrode 18 of potential.
  • the resulting electrical potential value is a function of the resistance encountered on the path of the current, this resistance varying in particular according to the water content of the parts body crossings.
  • a specific signal is delivered to the first measuring electrode 23 of potential and the second measuring electrode 18 of potential. This signal corresponds to raw data 48 of bioimpedance.
  • the first measuring electrode 23 of potential and the second measuring electrode 18 of potential transmit these raw data 48 to a collection system 47 arranged on the strip 4.
  • the collection system 47 is configured to communicate with a processing system 10.
  • the processing system 10 is externalized with respect to the band 4.
  • the collection system 47 transmits via a first peripheral device communication the raw data 48 to the processing system 10 carrying a second communication device 11.
  • the first communication device and the second communication device 11 communicate here by propagation of the signal in the form of waves 12.
  • the processing system 10 applies to the raw data 48 a prerecorded algorithm.
  • the algorithm is configured to perform an average of several consecutive raw data measurements 48 corresponding to a monitoring measurement 32, 32 ', in order to obtain a result 38 which will then be compared with the threshold values. floor and limit previously defined and stored in the processing system 10.
  • the raw data 48 is thus processed to obtain information 50 corresponding to the comparison between the monitoring measure 32 implementing the average of the raw data 48 and a standard value 52 .
  • the information 50 is then presented to the user 1 via a user-interface 13.
  • This user-interface 13 is in the illustrated example carried by the processing system 10.
  • the user-interface 13 can make it possible to display various data, for example the information 50, the difference 53 between the monitoring measurement 32 and the standard value 52, the need to perform a new monitoring measure 32 ', etc.
  • FIG. 2 develops a flowchart representative of an implementation of a bioimpedance measuring device 3 according to the invention, for obtaining a surveillance measurement 32.
  • a monitoring measurement 32 is performed. This monitoring measure 32 corresponds to steps 31 to 4L
  • the formation of the circulation loop 8 is performed by a positive action of the user which ensures the contact between the measuring device and a first arm, via the inner surface of the strip and a second arm, via the outer surface of the bandaged.
  • This contact is identified by the measuring device 3 in a step 31.
  • a power supply system 46 is driven to generate a power supply 55 between a first current injector electrode 22 and a second injector electrode 17 current.
  • the current 55 then flows between these two injector electrodes in the current circulation loop 8 through the body, the band also ensuring electrical insulation between the two injector electrodes which forces the current to pass through the body, successively by the first arm , a transthoracic segment and the second arm.
  • the current 55 emitted between each injector electrode 17, 22 passes through the measuring electrodes 23, 18 arranged in the path, so that during a measurement step 35, an electrical potential measurement is performed. at the first measuring electrode 23 and an electrical potential measurement is made at the second measuring electrode 18.
  • the electrical potential value is transferred, during a transfer step 36, from each of the measurement electrodes to a collection system 47, which in a transmission step 37 transmits them to a processing system 10 configured to calculate the potential difference corresponding to the "raw data" 48.
  • each raw data 48 obtained, corresponding to a potential difference measurement is compared with a limit value 54 recorded, attesting to the reliability of the measurement.
  • This limit value 54 may, for example, represent 150% of the reference standard value 52 which will be introduced hereinafter.
  • a raw data 48 of value greater than this limit value 54 implies an impedance value that is much too high and the risk of an unreliable measurement, for example due to contact conditions between the measuring device and the body of the device. user who are not correct. It is understood that if such unreliable measurement information had to be identified, the measurement process ends and must be restarted.
  • the processing system 10 then compiles the raw data obtained during a given period to obtain a result 38 corresponding to an average of these raw data 48, said average being indicative of reliable information on the measurement of the bioimpedance of the user for a given day.
  • the result 38 obtained can be transmitted to the user at a user interface 13, during a display step 40.
  • the result 38 is evaluated during a test step 41 by the processing system 10.
  • the processing system 10 compares in the test step 41 the result 38 with a value reference standard 52 resulting from a calibration process and previously made and recorded in a memory of the processing system 10.
  • the averages are calculated and stored in the memory of the processing system 10, to detect the presence of an unfavorable change in the state of the user.
  • the result of this comparison is considered in relation to a floor value specific to the present invention. If a discrepancy 53 of the order of 0.25 to 2.5% is noted, with the result 38 which is lower than the reference standard value 52, the user is notified thereof on the user interface 13.
  • the measuring device 3 After these various successive steps, the measuring device 3 returns to the idle state 30. It remains there for a determined period of time, for example for two consecutive hours, with a valid monitoring measurement 32, unless the user closes the loop 8 forward flow. Beyond two hours after the completion of a monitoring measure 32, controlled overshoot in step 33, an alarm 42 is automatically activated during a step 43, iteratively, in order to warn the user and encourage him to perform a new monitoring measure 32 '.
  • the horn 42 is interrupted by a step 44 when the current loop 8 is again formed.
  • the measuring device is able to activate the alarm 42 to warn the user, inviting him to reproduce the monitoring measure 32.
  • FIG. 3 shows a bioimpedance measuring device 3 comprising a band 4 as previously presented.
  • This strip 4 here takes the form of an elastic cylindrical sheath 14.
  • the elastic cylindrical sheath 14 extends along an axis of elongation X.
  • the cylindrical elastic sheath 14 is provided with edges 15, 16 which define the ends of the sheath along the axis of elongation X.
  • the edge 15 is here called the proximal edge in that it is the edge turned towards the segment. transthoracic user while the edge 16 is here called distal edge in that it is turned away from the transthoracic segment, closer to the hand of the arm carrying the measuring device.
  • the elastic cylindrical sheath 14 does not have any interruptions on its circumference, so that circular electrodes can be placed there, extending all around the circumference of the elastic cylindrical sheath 14, about the elongation axis X of the sheath.
  • a first current-injecting electrode 22, forming an uninterrupted circle and here only represented in dashed lines and a first measurement electrode 23 of potential, forming an uninterrupted circle, are arranged on the inner surface 21 of the strip 4 formed by the cylindrical sheath elastic 14. It should be noted that these two electrodes being arranged on the inner surface 21 of the band 4, the user is not able to ensure that his body, here his wrist, is in contact with the electrodes .
  • the implementation of a circular electrode makes it possible to ensure contact between the electrode and the wrist regardless of the pressure exerted by the hand closing the circulation loop.
  • a second current injector electrode 17, forming a substantially circular spot here, and a second measuring electrode 18 of potential, forming a substantially elliptical spot here, are disposed on the outer surface 19 of the strip 4 formed by the sheath. cylindrical elastic 14.
  • the first electrodes disposed on the inner face are distinguished by their position on the first carrier arm 5 of the measuring device 1, with an electrode close to the proximal edge 15 and an electrode close to the distal edge 16.
  • the electrode proximal to the proximal edge is the first measuring electrode 23 of potential and the electrode near the distal edge is the first injector electrode 22.
  • the first injector electrode 22 is closest to the hand of the first arm 5 of the device measuring 1, and the first measuring electrode 23 is in the path of the current from the first injector electrode 22.
  • the first current injector electrode 22 and the first potential measurement electrode 23 are here of the same size. They are arranged parallel to each other, forming a first group of electrodes in which the electrodes are aligned in a first direction X corresponding to the elongation direction of the first arm. The electrodes are also parallel to the edges 15, 16 of the elastic cylindrical sheath 14.
  • the second electrodes disposed on the outer surface 19 are distinguished by their position relative to the hand of the user who comes to rest on the measuring device, with the second injector electrode 17 arranged to be in contact with the fingers of this hand and the second measuring electrode 18 arranged to be in contact with the palm of this hand.
  • the second current injector electrode 17 and the second measurement electrode 18 have different dimensions here, being notable that the second measurement electrode 18 of potential is wider than the second current injector electrode 17.
  • This dimensional difference is justified by a desire to increase the surface of the measurement electrodes as much as possible, so that the parasitic impedance of the electrodes is low compared to the bio impedance of the body crossed by the current, whereas the definition of the width of the injector electrode is only relative to the need for effective contact. It should be noted that this dimensional difference has the advantage of dedicating the second measuring electrode 18, wider than the second injector electrode 17, to an area in which the user's palm must be pressed, making this large surface possible. contact between the user's body and measuring electrode, while the second injector electrode 17 is dedicated to the positioning of the fingers of the user.
  • the second electrodes form a second group of electrodes in which the second electrodes are aligned in a second direction Y corresponding to the elongation direction of the second arm, or in other words in a direction perpendicular to the elongation direction of the second arm. arm that carries the measuring device.
  • the first electrodes are arranged in series in a first direction which is perpendicular or substantially perpendicular to the second direction in which the series formed by the second electrodes extends.
  • the elastic cylindrical sheath 14 consists of a weave coated with polysiloxane polymers forming the first current injector electrode 22 and the first potential measurement electrode 23.
  • the first current-injecting electrode 22 and the first potential-measuring electrode 23 have a structured surface of ribs.
  • the outer surface 19 of the elastic cylindrical sheath 14 also carries a user interface 13.
  • This user interface 13 takes the form of an electronic display device, for example a liquid crystal display, or diodes emitting.
  • a power supply system, a collection system and a processing system are supported by a printed circuit board 20, made visible here by transparency to allow its identification by the reader.
  • This printed circuit board 20 is integrated with the elastic cylindrical sheath 14. It forms a power supply system 46 as previously mentioned, which is in wire connection with the first current-injecting electrode 22 and the first electrode measuring means 23 arranged on the inner surface 21 of the elastic cylindrical sheath 14, and with the second current injector electrode 17 and the second potential measuring electrode 18 arranged on the outer surface 19, as well as with the interface -user 13.
  • the user interface 13 and the printed circuit board 20 are located between the first current injector electrode 22 and the first potential measurement electrode 23.
  • This geometry makes it possible to respect a spacing between the electrodes, thus avoiding interference.
  • the geometry is also such that the presence of the user interface 13 generates a spacing between the electrodes disposed on the outer face of the elastic cylindrical sheath 14, so as to avoid interference and to generate an adequate spacing for a simultaneous contact of the palm and fingers on their respective electrode.
  • the cylindrical sheath 14 has elastic properties, allowing it to adjust to the dimensions of a user's wrist.
  • the printed circuit 20 will be flexible to fit a cylindrical sheath 14, elastic.
  • a flex circuit also known as flex PCB, may be employed.
  • the user interface 13 can be flexible. Otherwise, the user interface 13 will be preferably profiled to follow a rounded to marry the wrist.
  • FIG. 4 shows another embodiment of a bioimpedance measuring device 3.
  • the band 4 is provided with a clasp 26 cooperating ends 27, 28 overlapping. When the ends 27, 28 cooperate, the band 4 forms a closed cylinder adapted to be arranged around the arm of the user.
  • the clasp 26 is here buckle, the band 4 is therefore adjustable to the size of the wrist of each user.
  • the strip 4 incorporates non-circular electrodes 17, 18, 22, 23 arranged locally on the strip 4.
  • a first current-injecting electrode 22 and a first measuring electrode 23 of potential are of different dimensions. More particularly, the first measurement electrode 23 of potential, illustrated by transparency, covers a larger area than the first current injector electrode 22, also illustrated by transparency, in order to make the parasitic impedance of this measuring electrode as small as possible. than previously mentioned. It is the same for a second current injector electrode 17 and a second measurement electrode 18 of potential. In this embodiment, the first potential measurement electrode 23 is of substantially equivalent size to the second measurement electrode 18 of potential.
  • the electrode proximal to the transthoracic segment is the first potential electrode 23 while the electrode distal to the transthoracic segment is the first injector electrode 22.
  • the first electrode The injector 22 is closest to the hand of the first carrier arm of the measuring device 1.
  • the first electrodes are arranged in series in a first direction X.
  • the electrode proximal to the transthoracic segment is the second measuring electrode 18 of potential while the electrode distal to the transthoracic segment is the second injector electrode 17.
  • the first electrodes are arranged in series in a second direction Y, substantially perpendicular to the first direction X.
  • the electrodes carried by an internal surface 21 of the strip that is to say the first current injector electrode 22 and the first potential measurement electrode 23 are of elliptical shape.
  • the electrodes carried by an outer surface 19 of the strip, that is to say the second current injector electrode 17 and the second potential measurement electrode 18 take the shape of a finger end corresponding to the distal phalanx. These last are provided with positioning marks 24 corresponding to projections, for example lugs, on which a user will have to abut two distal phalanges of his second arm.
  • the set of electrodes both the first electrodes disposed on the inner surface of the strip and the second electrodes disposed on the outer surface of the strip, is arranged in a front part of this strip. , that is to say the part of the band opposite the clasp. In this way, it is ensured, when the user presses the band with his free hand, that the first electrodes are well pressed against the first support arm of the measuring device.
  • the band 4 is in communication with an outsourced processing system. Is thus transmitted a signal collected by the collection system 47 embedded on the strip 4 and communicating with each of the measuring electrodes 23, 18 potential. This signal thus comes both from the first measuring electrode 23 of potential and from the second measuring electrode 18 of potential, and corresponds to raw data 48 of impedance.
  • the collection system 47 is provided with a first communication device. This collection system 47 is disposed in a thickness of the strip 4.
  • the first communication device is configured to communicate with the processing system 10 carrying a second communication device 11.
  • the thickness of the strip 4 encloses in addition, the power supply system 46 connected to the four electrodes 17, 18, 22, 23.
  • the present invention provides a bioimpedance measuring device configured to gain compactness, practicality and ease of use compared to existing devices.
  • This bioimpedance measuring device is intended to be worn continuously by a user who, by a simple action, performs a monitoring measure in order to follow the evolution of his pulmonary state.
  • Such a bioimpedance measuring device using a large vector of Piccoli, also gains in precision compared to the prior art.
  • the invention can not however be limited to the means and configurations described and illustrated here, and it also extends to any equivalent means or configuration and to any combination technical operating such means.
  • the form bioimpedance measuring device can be modified without harming the invention, insofar as the bioimpedance measuring device, in fine, fulfills the same functionalities as those described in this document.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Abstract

L'invention concerne un dispositif de mesure (3) de bio-impédance comportant une bande (4) configurée pour entourer un poignet (2) d'un premier bras (5) d'un utilisateur (1) et sur laquelle sont agencées au moins deux électrodes injectrices de courant et au moins deux électrodes de mesure de potentiel. Le dispositif de mesure (3) comporte en outre un système de collecte de données brutes de bio- impédance provenant des électrodes de mesure de potentiel et un système de traitement (10) de données brutes pour obtenir au moins une mesure de surveillance et une information significative d'un état de bio-impédance pulmonaire, ledit système de collecte étant porté par la bande (4) et configuré pour communiquer avec le système de traitement (10).

Description

DISPOSITIF DE MESURE DE BIO-IMPEDANCE
Le domaine de la présente invention est celui des dispositifs de mesure appliqués aux composantes corporelles, plus particulièrement les dispositifs aptes à mesurer la bio-impédance d’un corps humain.
De façon connue, une insuffisance cardiaque peut provoquer chez l’Homme une accumulation de liquide dans les poumons. Cette accumulation aqueuse, autrement appelée œdème, empêche la correcte respiration : se logeant dans les tissus pulmonaires au niveau extracellulaire, l’eau bloque les échanges gazeux d’oxygène et de gaz carbonique qui y ont habituellement lieu.
Une décompensation cardiaque peut ainsi conduire à un œdème pulmonaire cardiogénique. Une gêne respiratoire et un essoufflement font partie des symptômes, induits par une compensation des poumons augmentant leur travail respiratoire et provoquant notamment une douleur thoracique. Ces symptômes s’aggravent jusqu’à la détresse respiratoire majeure si l’accumulation de liquide n’est pas détectée en amont. L’œdème pulmonaire est considéré médicalement comme une urgence vitale qu’il est nécessaire de traiter dès les premiers signes d’apparition, les traitements étant d’autant plus lourds que le diagnostic tardif, les tissus étant moins engorgés à un stade initial.
Tout patient présentant un risque de pathologie cardiaque doit ainsi être vigilant à cause de la possible apparition d’un œdème pulmonaire. Les patients à risque sont généralement suivis par des examens médicaux réguliers, type osculation par le praticien, radiographie pulmonaire, dosage sanguin et/ou électrocardiogramme afin d’identifier des troubles du rythme cardiaque. Préventivement, le patient est contraint à surveiller étroitement son hygiène de vie et à traiter sa pathologie cardiaque pour éviter des complications sous-jacentes à l’œdème pulmonaire.
Un suivi médical reste cependant contraignant pour le patient, puisqu’il est dépendant du milieu médical et du praticien pour effectuer une évaluation de son état pulmonaire et cardiaque. Un autre inconvénient réside dans la régularité du suivi, le patient devant fréquemment se soumettre au milieu médical pour prévenir des complications aggravées. Par ailleurs, le suivi ne peut raisonnablement être effectué de façon pluri journalière au long terme, pour tous les patients, notamment ceux gardant une bonne autonomie.
Une mesure, par le patient lui-même, d’une variation du volume de liquide dans les tissus pulmonaires permettrait d’évaluer l’apparition d’un œdème en relative autonomie. La mesure de la bio-impédance est une mesure non invasive renseignant notamment sur une composition en liquide du corps, comme la présence d’un œdème. Des dispositifs connus de mesure de la bio-impédance ne permettent cependant pas d’évaluer de façon spécifique et pratique la présence d’un œdème thoracique, et plus spécifiquement d’un œdème pulmonaire.
A titre d’exemple, et tel que cela est par exemple connu des documents US2016089053 ou US2018000375, ces dispositifs de mesure de la bio-impédance sont utilisés pour déterminer une composition corporelle de l’utilisateur, et par exemple un taux de masse grasse présente dans le corps.
Le but de la présente invention est donc de résoudre les inconvénients décrits ci-dessus en concevant un dispositif de mesure de bio-impédance, pouvant être utilisé aisément et de façon répétée par le patient pour le suivi de son état pulmonaire.
L'invention a donc pour objet un dispositif de mesure de bio-impédance caractérisé en ce qu’il comporte une bande configurée pour entourer un poignet d’un premier bras d’un utilisateur et sur laquelle sont agencées au moins deux électrodes injectrices de courant et au moins deux électrodes de mesure de potentiel, une première électrode injectrice de courant et une première électrode de mesure de potentiel étant disposées sur une surface interne de la bande et configurées pour être au contact du poignet, une deuxième électrode injectrice de courant et une deuxième électrode de mesure de potentiel étant disposées sur une surface externe de la bande et configurées pour avoir chacune une surface d’interface avec une partie du deuxième bras de l’utilisateur, le dispositif de mesure comportant en outre un système de collecte de données brutes de bio-impédance provenant des électrodes de mesure de potentiel, et un système de traitement de données brutes pour obtenir au moins une mesure de surveillance et une information significative d’un état de bio-impédance pulmonaire, ledit système de collecte étant porté par la bande et configuré pour communiquer avec le système de traitement.
Le dispositif de mesure selon l’invention comprend une bande portée au poignet de son utilisateur. Cette bande est en contact avec le poignet lors de la mesure. Ce contact avec le poignet se fait du côté de la surface interne de la bande, au niveau de la première électrode injectrice de courant et de la première électrode de mesure. Ainsi, la première électrode injectrice de courant et la première électrode de mesure sont au contact du poignet lors de la mesure. De façon particulière, la bande est lâche par rapport au poignet. Ainsi, lorsqu’il n’est pas prévu d’opération de mesure, la bande n’est pas en contact étroit avec le poignet, de sorte à éviter un effet de sudation qui pourrait perturber les mesures à venir. Afin de venir fermer une boucle de circulation du courant, nécessaire à la mesure de bio-impédance, l’utilisateur met sa main ou toute partie de son bras, qui n’est pas muni de la bande, au contact de la deuxième électrode injectrice de courant et de la deuxième électrode de mesure. Cette boucle de circulation n’est par ailleurs fermée que lorsque la première électrode injectrice de courant et la première électrode de mesure sont aussi au contact de la peau de l’utilisateur. Fermer la boucle de circulation du courant et générer un vecteur susceptible de réaliser la mesure de bio-impédance se fait donc par une action positive de l’utilisateur.
Avantageusement, le nombre total d’électrodes est de quatre : deux électrodes injectrices de courant et deux électrodes de mesure. Le nombre de quatre électrodes, bien que non limitatif, permet d’optimiser la taille de la bande. Par ailleurs, une mesure en quatre points permet de minimiser l’impédance de contact due aux électrodes. On comprendra toutefois que l’on pourra proposer, sans sortir du contexte de l’invention, une bande avec un nombre différents d’électrodes dès lors que la fermeture d’une boucle de circulation de courant est générée par une action positive de l’utilisateur tel qu’elle a été évoquée ci-dessus.
Un courant électrique de faible intensité circule entre les électrodes injectrices de courant en passant par les électrodes de mesure. Par faible intensité on entend une intensité inférieure au milliampère, de l’ordre de 10 à 100 microampères pour une fréquence d’environ lOkHz. Les électrodes de mesure sont disposées sur le trajet de ce courant électrique de manière à définir en un point donné une valeur de potentiel électrique. Le signal perçu par les électrodes de mesure est un potentiel électrique caractéristique, pour un courant d’intensité constante, d’une valeur d’impédance, selon la loi d’Ohm. Le potentiel électrique résultant du passage du courant est modifié en fonction de la résistance des tissus biologiques rencontrés et les électrodes de mesure de potentiel disposées sur le trajet du courant permettent de quantifier la variation de ce potentiel et donc la variation de bio impédance pour un courant d’intensité constante.
Selon une caractéristique de l’invention, les électrodes sont réparties en deux groupes disposés respectivement sur la face interne et la face externe de la bande, chaque groupe comportant une électrode injectrice de courant et une électrode de mesure. Et l’agencement de chacun de ces groupes d’électrodes est différent, afin de permettre de positionner dans chaque groupe l’électrode de mesure de potentiel électrique sur le trajet du courant électrique circulant à travers le corps de l’utilisateur depuis ou vers l’électrode injectrice. Plus particulièrement, la première électrode injectrice de courant et la première électrode de mesure de potentiel d’un premier groupe d’électrodes sont alignées selon une direction distincte, avantageusement perpendiculaire, à la direction selon laquelle s’étendent la deuxième électrode injectrice de courant et la deuxième électrode de mesure de potentiel du deuxième groupe d’électrodes.
Sur chaque surface de la bande, l’électrode proximale à un segment transthoracique de l’utilisateur est l’électrode de mesure tandis que l’électrode distale à ce segment transthoracique est l’électrode injectrice.
A titre d’exemple, le premier groupe d’électrodes agencé sur la face interne, et donc amené à entrer en contact avec le bras porteur du dispositif de mesure, est configuré de sorte que les électrodes sont alignées selon une première direction le long de l’axe du bras, avec la première électrode injectrice disposée du côté de la main en bout du bras porteur du dispositif de mesure et la première électrode de mesure disposée du côté du tronc de l’utilisateur. Et le groupe d’électrodes agencé sur la face externe, et donc amené à entrer en contact avec la main libre venant fermer la boucle, est configuré de sorte que les électrodes sont alignées selon une deuxième direction différente, et notamment sensiblement perpendiculaire, de la première direction. L’électrode injectrice agencé sur la face externe de la bande peut être disposée de manière à être recouverte par les doigts de la main libre venant fermer la boucle et l’électrode de mesure est alors disposée de manière à être recouverte par la paume de cette même main.
Les données brutes mesurées au niveau des électrodes de mesure correspondent à une différence de potentiel entre les deux électrodes de mesure. Ces données brutes comprennent la valeur de bio-impédance transthoracique mais également des valeurs de bio-impédance des autres tissus traversés par le courant (tissus musculaire, osseux, graisseux, système vasculaire et autres organes), et des valeurs d’impédances parasites (celle des électrodes par exemple). Il est nécessaire de réaliser des prises de mesures répétées et moyennées pour révéler les éventuelles variations relatives à une évolution de la bio-impédance transthoracique, par la comparaison d’une moyenne de données brutes à une valeur étalon. La valeur étalon est obtenue au cours d’un protocole d’étalonnage décrit par ailleurs.
L’ensemble des mesures permettant d’obtenir une moyenne de données brutes est réalisé dans des conditions équivalentes à celles définies selon le protocole d’étalonnage afin que la mesure ne soit pas impactée, par exemple, par une position inappropriée de l’utilisateur.
Dans un exemple de réalisation, la mesure peut être répliquée plusieurs fois, à très court intervalle de temps, de sorte à augmenter le nombre de données brutes récupérées pour réaliser la valeur moyenne utilisée pour comparer à la valeur étalon et augmenter ainsi la fiabilité statistique de cet ensemble de mesures, sans que cela soit trop pénalisant en termes de temps à passer pour l’utilisateur. Ainsi, l’impact des bruits cardiaques, respiratoires, posturaux et/ou environnementaux, qui peuvent être estimés comme lissés sur une moyenne obtenue à partir d’un nombre suffisant de données brutes, est limité et dès lors, la variation identifiée entre une moyenne de données brutes mesurées et une valeur étalon peut être assimilée comme résultant d’une variation du volume de liquide dans les tissus pulmonaires. Dans un exemple de réalisation, la mesure est acquise par fermeture continue de la boucle de circulation pendant un laps de temps optimisé. L’optimisation du laps de temps consiste à prévoir un temps de mesure qui soit d’une part suffisamment long pour filtrer les bruits haute-fréquence, tels que les bruits cardiaques et/ou ventilatoires survenant pendant ce laps de temps, et qui ne soit pas d’autre part trop long afin de ne pas rendre pénible la mesure pour l’utilisateur qui doit rester statique pendant cette mesure. Avantageusement, la mesure est prise pendant une acquisition comprise entre trente (30) secondes et quarante-cinq (45) secondes.
Une conversion des données brutes en données exploitables est permise par le système de traitement. Le système de traitement applique un algorithme permettant de moyenner les données brutes afin d’être révélateur des variations de la mesure de bio-impédance transthoracique. Par des mesures répétées, par exemple sur une journée, et moyennées, l’évolution de la valeur de bio-impédance transthoracique est donc suivie. Un œdème pulmonaire peut être identifié lorsque la valeur d’une moyenne de données brutes, révélatrice d’une valeur de bio impédance transthoracique, est inférieure à une certaine valeur plancher. Par valeur plancher on entend une valeur définissant un seuil critique dès lors que la valeur résultant de la mesure des données brutes est plus faible que cette valeur plancher, indiquant un état physiologique dégradé.
Cette valeur plancher est définie en fonction d’un état basal de l’utilisateur ayant donné lieu lors d’un procédé d’étalonnage à l’estimation d’une valeur étalon de référence. La valeur plancher correspond à une valeur à la baisse de l’ordre de 0.25 à 2.5%, et plus particulièrement de l’ordre de 0.5 à 1 %, par rapport à la valeur étalon de référence, et le fait d’obtenir une moyenne de mesures de valeur inférieure à celle de la valeur plancher est un indicateur d’un état de décompensation résultant de l’accumulation thoracique de fluide. Les instruments de mesure privilégiés pour mettre en œuvre le dispositif de mesure selon l’invention auront une résolution capable de détecter cette baisse. On comprend que plus la sensibilité des instruments employés sera grande, plus des variations proches de 0.25% par rapport à la valeur étalon de référence seront détectables et plus précoce sera la détection de l’état de décompensation.
En d’autres termes, selon l’invention, des variations entre une valeur étalon et chaque moyenne de données brutes, dans leur ensemble, sont regardées pour déterminer la pertinence des différences observées. De façon particulière, les inventeurs ont pu constater qu’une variation comprise entre 0.25 à 2.5% entre des données brutes moyennées et une valeur étalon de référence est un indicateur fiable d’un état de décompensation résultant de l’accumulation thoracique de fluide.
Pour une moyenne de données brutes inférieure à cette valeur plancher définie par cette variation de l’ordre de 0.25 à 2.5% et indicatrice d’œdème, un lien peut être réalisé avec l’insuffisance cardiaque, et le patient doit alors être pris en charge médicalement.
La boucle de circulation est définie entre le poignet du premier bras de l’utilisateur et la main ou toute autre partie du deuxième bras, de sorte qu’elle passe par deux bras et un segment transthoracique. Un avantage à utiliser une telle boucle de circulation est que cette boucle de circulation est longue, traversant de part en part le segment transthoracique entre les deux bras. De cette manière, la boucle de circulation permet de définir un important vecteur de Piccoli, pour une meilleure prise en compte du segment transthoracique. Il est à noter que la sensibilité de la mesure dépend également du système électronique employé. Les mesures les plus faibles d’impédance réalisées peuvent être de l’ordre de 10 Ohms. C’est le cas en employant un système électrique type puce AD5934, conçue pour avoir une gestion de l’injection du courant et de la réception du signal.
L’intérêt d’une bande vient dans le fait que celle-ci peut être portée en permanence par l’utilisateur. La première électrode injectrice de courant et la première électrode de mesure sont configurées pour être en contact avec le poignet lors des opérations de mesure. Ce contact avec le poignet est notamment assuré lorsque la mesure est effectuée par pression de l’autre main ou bras sur la bande qui a pour effet de plaquer les électrodes contre le bras. Le contact entre les électrodes et le poignet est ainsi assuré à chaque mesure. De ce fait, la bande, porteuse d’un système miniaturisé, est portative et nomade, limitant les contraintes d’usage pour l’utilisateur. Son usage pour l’obtention d’une information relative à la bio-impédance transthoracique est par ailleurs simplifié, ne nécessitant qu’une fermeture de la boucle de circulation, par contact.
Les données brutes sont obtenues quand l’utilisateur ferme la boucle de circulation de courant, en touchant la surface externe du dispositif de mesure selon l’invention. La boucle de circulation est ainsi définie par le segment transthoracique, l’ensemble pulmonaire et les deux bras. Par « valeurs d’impédance non-pulmonaire », on entend l’ensemble formé par les valeurs de bio-impédance non-pulmonaire et les valeurs d’impédance parasites induites par l’utilisateur et intrinsèques au dispositif de mesure selon l’invention.
La bio-impédance non-pulmonaire correspond, de façon non limitative, aux valeurs de bio-impédance inhérentes aux tissus musculaires, osseux, graisseux, système vasculaire et autres organes. En d’autres termes, la bio-impédance non-pulmonaire peut correspondre à la bio impédance des bras et du thorax, hors poumons.
Les valeurs d’impédance parasites correspondent, de façon non limitative, aux valeurs d’impédance des électrodes, aux artefacts de mouvement (des bras du patient principalement), et aux valeurs d’impédances des composantes ventilatoires et cardiaques. A titre indicatif, la valeur d’impédance d’une électrode est comprise entre 500 et 1000 Ohms. Elle inclut une valeur d’impédance due à l’électrode elle- même, une valeur d’impédance de contact peau/électrode et une valeur d’impédance due à une résistance de peau.
A titre indicatif, les données brutes intégrant les valeurs d’impédance pulmonaire et les valeurs d’impédance non-pulmonaire ont une valeur estimée comprise entre 1500 et 2500 Ohms.
Tel que cela a pu être évoqué précédemment, selon un aspect de l’invention, les données brutes sont collectées sur une période de temps donnée, et sont ensuite moyennées pour donner une information fiable de la bio-impédance pulmonaire de l’utilisateur sur cette période de temps donnée, par exemple la journée. Ainsi, pour déduire des données brutes un résultat révélateur d’une valeur de bio-impédance spécifiquement pulmonaire, l’algorithme réalise une moyenne des données brutes collectées de manière à fournir une valeur correspondant à une mesure de surveillance. L’obtention d’une moyenne permet un filtrage temporel par traitement statistique.
Selon un aspect de l’invention, le système de traitement est configuré pour déterminer un écart entre une valeur étalon de référence et au moins une mesure de surveillance et pour générer une notification à l’utilisateur dès lors que la mesure de surveillance présente une valeur inférieure à la valeur correspondant à la valeur étalon et dès lors que cet écart est compris entre 0.25% et 2.5% de ladite valeur correspondant de la valeur étalon de référence.
Avantageusement, les données brutes collectées sur 24h permettent d’établir une mesure de surveillance sur la base d’une mesure moyenne journalière. Ces mesures moyennes journalières sont comparées les unes aux autres en vue de détecter un écart par rapport à une valeur étalon de référence obtenue par des mesures réalisées sur une période de référence lors de la procédure d’étalonnage. Dès lors que les mesures moyennes journalières révèlent des valeurs inférieures à la valeur étalon, avec un écart de l’ordre de 0.25 à 2.5%, plus particulièrement 0.5 à 1 % par rapport à la valeur étalon, une action d’alerte est menée. On comprend que l’on vise à la fois un écart suffisamment grand pour être révélateur d’un œdème pulmonaire, ce qui explique que le seuil doit être d’au moins 0.25%, et un écart qui ne soit pas trop grand pour s’assurer que la détection d’un risque d’œdème pulmonaire soit réalisée suffisamment à temps pour avoir une efficacité médicale.
Selon un aspect de l’invention, l’écart selon l’invention, entre 0.25 et 2.5% de la valeur étalon, peut correspondre à un écart de valeurs comprises entre 5 et 50 Ohms. Dès lors que l’écart mesuré par le système de traitement entre la valeur étalon et une mesure de surveillance, obtenue par la moyenne de données brutes, est situé dans ces plages de valeurs, une alerte révélatrice de cet écart est notifiée. Cette notification est transmise par exemple à l’utilisateur. Elle peut également être transmise directement à un centre de suivi de l’utilisateur, par exemple une structure médicale, ou à toute personne habilitée à suivre l’utilisateur. Avantageusement, la notification est transmise à l’utilisateur et à une personne habilitée à le suivre.
Le dispositif de mesure selon l’invention voit son intérêt dans la comparaison d’une valeur étalon, établie en vue de calibrer le dispositif de mesure, et d’une mesure de surveillance, obtenue par une moyenne de mesures effectuée afin d’évaluer l’état de l’utilisateur. L’utilisateur se voit informé de toute différence notable. Il convient de noter que selon l’invention, par mesure de surveillance, on entend une moyenne de données brutes, par exemple réalisée sur des données brutes enregistrées sur une journée. L’écart peut être notifié par exemple sur le système de traitement, ou sur une interface utilisateur tel que cela sera décrit plus loin.
Afin de calibrer le dispositif de mesure, le protocole d’étalonnage est suivi par l’utilisateur. Il est nécessaire que l’utilisateur du dispositif de mesure selon l’invention soit la personne sur laquelle est réalisé le protocole d’étalonnage. En effet, les mesures sont relatives à l’utilisateur, le caractérisant personnellement. Ce protocole d’étalonnage permet d’obtenir la valeur étalon telle que précédemment définie, à savoir une moyenne de référence obtenue à partir de plusieurs mesures de références. Elle permet d’établir une ligne de base du patient, par exemple par des mesures de références répétées plusieurs fois par jour et/ou sur plusieurs jours, moyennées.
Le protocole d’étalonnage détermine le protocole selon lequel l’utilisateur devra employer le dispositif de mesure selon l’invention. Avantageusement, le protocole d’étalonnage est réalisé sur un utilisateur au repos, en position assise. Les mesures de surveillances sont alors réalisées systématiquement dans ce même contexte. Le respect de ce protocole fiabilise la mesure.
Ce protocole d’étalonnage est à établir avant d’initier les mesures de surveillance. Il peut être également appliqué afin de mettre à jour le dispositif de mesure, par exemple suite à une modification quelconque impactant son utilisation ou impactant rutilisateur.
Plusieurs mesures de surveillances sont prises à intervalle régulier afin de pouvoir détecter l’apparition de l’œdème pulmonaire. Tel que cela a pu être précisé précédemment, un écart est considéré comme significatif lorsque la mesure de surveillance, correspondant à la moyenne de données brutes sur une période par exemple journalière, présente une valeur inférieure à une valeur plancher correspondant à 0.25 à 2.5%, plus particulièrement 0.5 à 1 % de la valeur étalon de référence. Lorsqu’un tel écart significatif est déterminé par le système de traitement, l’invention peut prévoir qu’il soit nécessaire de confirmer l’existence de cet écart significatif afin que l’utilisateur ne soit pas induit en erreur par une mesure erronée. La faisabilité de cette confirmation est dépendante de la variabilité et de la fréquence de prise de mesure admissible pour l’utilisateur.
Selon un aspect de l’invention, le système de traitement compare les données brutes à au moins une valeur limite. Cette valeur limite peut par exemple représenter 150% de la valeur étalon. Une donnée brute de valeur supérieure à cette valeur limite indique par exemple que la mesure est incorrecte et doit être faite à nouveau. Une cause d’une mesure incorrecte est par exemple le non-respect des conditions de contact, c’est-à-dire le fait que le contact entre le poignet du premier bras et la première électrode injectrice de courant, le poignet du premier bras et la première électrode de mesure de potentiel, la partie de la main du deuxième bras et la deuxième électrode injectrice de courant, la partie de la main du deuxième bras et la deuxième électrode de mesure de potentiel, soit mal assuré. La mise en œuvre d’une valeur limite est une manière de fiabiliser la mesure.
Le dispositif de mesure selon l’invention peut par ailleurs être couplé à un système d’alerte ponctuel. Ce système d’alerte s’active uniquement après une prise de mesure lorsque la valeur de la donnée brute est au-dessus de la valeur limite. L’utilisateur est alors averti pour réitérer une opération de mesure, en vue d’obtenir une nouvelle valeur. Le système d’alerte peut par exemple correspondre à une alerte visuelle, sonore ou tactile. Sans être limitatif, peuvent être cités : un voyant lumineux, ou un affichage particulier au niveau de l’interface utilisateur, une sonnerie, une vibration du dispositif de mesure, ou une combinaison de ces exemples. L’alerte peut être interrompue manuellement, ou automatiquement lorsque la mesure est réitérée.
Selon un aspect de l’invention, le système de traitement est intégré à la bande. L’internalisation du système de traitement à la bande a un intérêt dans la compacité du dispositif de mesure alors miniaturisé. Les données brutes sont directement traitées par la bande, le système de collecte des données brutes provenant des électrodes de mesure de potentiel coopérant physiquement avec le système de traitement, par exemple au sein d’un même circuit imprimé.
Alternativement, le système de traitement peut être externalisé. Le système de traitement peut alors prendre la forme d’un système de traitement indépendant, ou installé sur un support tel un ordinateur, ou tout autre support apte à inclure et réaliser les opérations de l’algorithme propre au dispositif de traitement. On comprend que ce système de traitement externalisé est associé à des moyens de communication externes configurés pour communiquer avec des moyens de communication embarqués sur la bande afin de permettre la transmission des données brutes entre le système de collecte et le système de traitement.
Le système de traitement communique à l’utilisateur un résultat révélateur de la bio impédance transthoracique ou pulmonaire. Un affichage de ce résultat se fait sur le système de traitement directement, ou sur son support. L’affichage se fait alternativement sur la bande via une interface utilisateur par exemple. Cette interface utilisateur peut être un dispositif d’affichage électronique, comme un écran. On comprend que la communication du résultat par le système de traitement peut être réalisée via les moyens de communication précédemment cités si le système de traitement est externalisé.
Différentes technologies de communication peuvent être employées pour relier le système de traitement à la bande et permettre la transmission des données brutes et du résultat calculé. A titre d’exemple peuvent être cités : des technologies de communication sans fil, par ondes, comme une technologie employant le Bluetooth, le Wi-Fi, ou le Li-Fi, ou des technologies en liaison filaire.
Selon un aspect de l’invention, les électrodes injectrices sont pilotées pour utiliser un courant multi-fréquentiel. En d’autres termes, le courant délivré par le système d’alimentation électrique à la première électrode injectrice de courant et à la deuxième électrode injectrice de courant a une fréquence variable. Le courant multi-fréquentiel permet de mesurer une impédance extracellulaire inaccessible par méthode mono-fréquentielle. Le compartiment extracellulaire est en effet celui sollicité par l’œdème. Ainsi, la robustesse de la mesure est augmentée par cette approche.
De façon alternative, le courant peut être mono-fréquentiel. Cette fréquence est notamment comprise entre 5kHz et 100 kHz. Avantageusement, lorsque le système d’alimentation permet la délivrance de courant à différentes fréquences, la fréquence la plus élevée est choisie. Une fréquence élevée permet de minimiser les valeurs d’impédance parasites. Les valeurs d’impédance parasites sont notamment les artéfacts de mouvement, qui peuvent être plus importants dans un dispositif de mesure selon l’invention, puisque porté au poignet de l’utilisateur. Ainsi, le choix d’une haute fréquence constitue une optimisation électrique pour le dispositif de mesure selon l’invention. Un dispositif de mesure dispensant un courant mono fréquentiel est par ailleurs avantageux de par sa simplicité et le coût réduit de sa mise en œuvre.
Selon un aspect de l’invention, la bande est formée d’une gaine cylindrique élastique. On entend par gaine cylindrique une enveloppe destinée à entourer le poignet. Cette enveloppe est d’un seul tenant à la façon d’un manchon, doté d’une certaine élasticité, amovible par déformation.
La gaine cylindrique est dotée d’une dimension adaptée au poignet. En effet, la gaine doit être en contact physique étroit avec le poignet de l’utilisateur lors de la mesure : elle ne doit pas être trop lâche, mais suffisamment pour ne pas entraîner de sudation et pour éviter un contact prolongé des électrodes avec le poignet de l’utilisateur lorsqu’aucune mesure n’est souhaitée. Le contact imposé entre le poignet et la première électrode injectrice de courant, et le poignet et la première électrode de mesure de potentiel, toutes deux situées à la surface interne de la bande, dicte son ergonomie à la gaine. La gaine doit être dotée d’une circonférence avoisinant une circonférence du poignet de l’utilisateur, de sorte à combiner maintien, facilité d’installation et conditions appropriées à la mesure. Ces dimensions restent fonction du matériau utilisé pour réaliser la gaine et de ses caractéristiques de sa nature élastique.
Alternativement, la bande est pourvue d’extrémités chevauchantes. La bande prend alors une forme avoisinant celle d’un bracelet-montre, pourvu d’un fermoir faisant coopérer les extrémités chevauchantes. Lorsque les extrémités coopèrent, la bande forme un cylindre fermé. Le fermoir est idéalement ajustable aux dimensions du poignet. Peuvent être cités à titre d’exemple non limitatifs : un fermoir par crochets et boucles textiles, un fermoir magnétique, un fermoir à boucle ardillon, un fermoir articulé à boucle déployante, un fermoir à cliquet.
La première électrode injectrice de courant, la première électrode de mesure de potentiel, la deuxième électrode injectrice de courant et/ou la deuxième électrode de mesure de potentiel, peuvent être de différentes natures lorsqu’intégrées à la gaine circulaire. En particulier, des électrodes fonctionnant en milieu « sec » peuvent être choisies. On entend par « sec » le fait que lesdites électrodes ne nécessitent pas l’utilisation d’un gel conducteur. Un gel conducteur, utilisé habituellement pour des électrodes positionnées ponctuellement sur un utilisateur, ne sont pas adaptées à un port en continu des électrodes. En effet, le gel devrait lui aussi être porté en longue durée, ce qui pourrait irriter la peau. Par ailleurs, ces électrodes sont compatibles avec un fonctionnement en milieu humide. En effet, elles se doivent de pouvoir résister à la transpiration de l’utilisateur et d’y fonctionner, d’autant que le contact étroit entre la bande et le poignet de l’utilisateur peuvent entraîner une sudation.
Selon un aspect de l’invention, la gaine cylindrique intègre des électrodes circulaires. Il s’agit de la première électrode injectrice de courant, de la première électrode de mesure de potentiel, de la deuxième électrode injectrice de courant et/ou de la deuxième électrode de mesure de potentiel. Ces électrodes circulaires décrivent une trajectoire globalement parallèle aux bords de la gaine cylindrique, formant ainsi un cercle fermé. Gaine cylindrique élastique et électrodes circulaires sont intimement liées. Cette configuration favorise le contact des électrodes avec le poignet. Ainsi, les électrodes tout comme la gaine cylindrique sont ergonomiques. En d’autres termes, la combinaison d’une gaine cylindrique élastique et d’une ou plusieurs électrodes circulaires permet d’avoir un dispositif qui soit facile à insérer autour du poignet pour l’utilisateur et suffisamment lâche pour ne pas gêner l’utilisateur tout en permettant une fiabilité de la mesure en s’assurant qu’au moins une partie du corps de l’utilisateur soit au contact de l’électrode circulaire correspondante.
Ainsi, ces électrodes sèches, qui sont intégrées dans la gaine cylindrique, sont de façon particulière, circulaires. Gaine cylindrique et électrode circulaire peuvent correspondre à un tissage recouvert d’un élément conducteur, comme du métal, plus particulièrement de l’argent. Elles peuvent aussi correspondre à un tissage recouvert d’un polymère conducteur, chargé, tel un polymère de polysiloxane.
Ces tissages peuvent être à surface pleine ou à surface structurée. Les surfaces structurées peuvent être une surface poreuse ou une surface nervurée. Dans un contexte humide, la combinaison favorable pour un couple électrode/bande sera : surface structurée et électrode formée d’un polymère de polysiloxane.
Selon un aspect de l’invention, l’électrode injectrice de courant et l’électrode de mesure de potentiel sont de dimensions différentes. Afin d’optimiser la mesure, l’électrode de mesure de potentiel adopte des dimensions spécifiques, et notamment une surface plus importante que celle de l’électrode injectrice correspondante, c’est-à-dire disposée sur la même face que l’électrode de mesure. Les dimensions des électrodes doivent permettre d’assurer une interface de contact avec l’utilisateur et la grande surface de l’électrode de mesure doit permettre de diminuer les impédances parasites de ces électrodes.
Une surface de contact interne correspond à la surface interne de la bande incluant une surface de la première électrode de mesure de potentiel destinée à être au contact du poignet du premier bras de l’utilisateur. Cette surface de la première électrode de mesure de potentiel destinée à être au contact du poignet est une première surface d’interface.
Une surface de contact externe correspond à la surface externe de la bande incluant une surface de la deuxième électrode de mesure de potentiel destinée à être au contact de la partie de la main de l’utilisateur. Cette surface de la deuxième électrode de mesure de potentiel destinée à être au contact de la partie de la main de l’utilisateur est une deuxième surface d’interface.
La première surface d’interface et la deuxième surface d’interface ont une géométrie spécifique. Ainsi, la première surface d’interface et la deuxième surface d’interface des électrodes de mesure est large. Plus elles sont larges, meilleure est la mesure. Une première surface d’interface, respectivement une deuxième surface d’interface, doit être comprise comme large dès lors qu’elle représente une surface supérieure à au moins 10% de la surface interne, respectivement surface externe de la bande, et avantageusement une surface supérieure à 40% de la surface interne ou externe de la bande. Alternativement, la deuxième surface d’interface est configurée pour que la partie de la main du deuxième bras présente la forme d’au moins un doigt. Ainsi, afin de fermer la boucle de circulation de courant, l’utilisateur pause son doigt sur l’électrode de mesure de potentiel. Dans cette configuration, un autre doigt vient au contact de la deuxième électrode injectrice de courant.
Alternativement encore, la deuxième surface d’interface est configurée pour que la partie de la main du deuxième bras présente la forme d’une paume. Ainsi, afin de fermer la boucle de circulation de courant, l’utilisateur empoigne le dispositif de mesure. Dans cette configuration, la deuxième électrode injectrice de courant, à proximité de la deuxième électrode de mesure de potentiel, est englobée par la paume et entre ainsi au contact avec la main du deuxième bras de l’utilisateur.
Selon un aspect de l’invention, la bande comporte au moins un repère de positionnement de la partie du deuxième bras de l’utilisateur. Dans un souci de reproductibilité de la mesure, l’utilisateur est aidé de repères de positionnement. Ces repères de positionnement se confondent avec ou intègrent la deuxième électrode injectrice de courant et la deuxième électrode de mesure de potentiel, à la surface externe de la bande. Ainsi, la géométrie de contact, qui est connue pour impacter la mesure, n’est pas modifiée par une variabilité posturale de l’utilisateur.
Selon un mode de réalisation, le repère de positionnement est un contour de la surface de contact. Ce contour est par exemple représenté sur la bande, par un dessin, ou par tout autre moyen. Il peut représenter un ou plusieurs doigts, ou l’empreinte de la main, en totalité ou en partie.
Selon un autre mode de réalisation, le repère de positionnement est signifié par un relief en position de la deuxième électrode injectrice de courant et de la deuxième électrode de mesure de potentiel. Ce relief peut constituer le contour de la surface de contact. Le relief peut se limiter à des encoches disposées selon le contour de la surface de contact.
Selon un autre mode de réalisation, le repère de positionnement est une surface encaissée. Le repère de positionnement est ainsi en retrait d’un plan principal de la surface externe de la bande vers la surface interne de la bande, réduisant ainsi la distance entre la surface externe et la surface interne de la bande. A l’inverse, le repère de positionnement est une surface en saillie. Selon un aspect de l’invention, le dispositif de mesure comprend un avertisseur itératif de prise de mesure. La boucle de circulation du courant est fermée par contact d’une partie de la deuxième main de l’utilisateur. Fermer cette boucle de circulation est à l’initiative de l’utilisateur. Toutefois, un protocole de suivi impose une prise de mesures régulière.
L’avertisseur itératif est une alarme temporelle récurrente. Elle indique à l’utilisateur que la mesure est à faire. Selon un protocole particulier, les mesures sont espacées de deux heures. L’avertisseur itératif peut prendre la forme d’une alerte visuelle, sonore ou tactile. Sans être limitatif, peuvent être cités : un voyant lumineux, ou un affichage particulier au niveau d’une interface utilisateur, une sonnerie, une vibration du dispositif de mesure, ou une combinaison de ces exemples. L’avertisseur itératif peut être interrompu manuellement, ou automatiquement lorsque la nouvelle mesure de surveillance est prise.
L’avertisseur itératif peut être confondu avec le système d’alerte ponctuel, avertissant que la mesure n’est pas prise correctement, en une même alarme. Elles peuvent ainsi être de même nature. Alternativement, l’avertisseur itératif est distinct de l’alerte ponctuelle.
Une prise de mesures régulière voit son intérêt dans l’analyse des données brutes, l’obtention de leur moyenne correspondant à la mesure de surveillance, et la comparaison de ces mesures de surveillance avec une valeur étalon. Ainsi, dans le cas du calcul d’une mesure moyenne journalière, le fait d’avoir le même nombre de données brutes à moyenner et/ou le fait que ces mesures aient été prises à des instants équivalents du point de vue des rythmes biologiques et notamment circadien de l’utilisateur, garantit la reproductibilité des mesures. De ce fait, tout écart dans les mesures de surveillances, écart observé dans les proportions telles que précédemment évoquées, sera le signe d’une anomalie pulmonaire, et non d’un artéfact dû au rythme biologique de l’utilisateur.
L’invention concerne aussi une méthode pour déterminer une d’information portant sur une bio-impédance transthoracique comprenant les étapes suivantes :
(i) Port, au poignet du premier bras d’un utilisateur, d’un dispositif de mesure selon l’une quelconque des revendications précédentes ;
(ii) Positionnement d’une partie du deuxième bras de l’utilisateur sur le dispositif de mesure en vue d’actionner une prise de mesure ;
(iii) Emission d’un courant pour que celui-ci circule entre deux électrodes injectrices de courant, reliées par la boucle formée par le contact du dispositif de mesure avec respectivement le premier bras porteur du dispositif de mesure et le deuxième bras positionné sur ce dispositif de mesure, le courant imposé par les électrodes injectrices parcourant une boucle de circulation via un segment transthoracique de l’utilisateur, la première électrode injectrice étant disposée sur la surface interne de la bande, la deuxième électrode injectrice étant disposée sur la surface externe de la bande, et deux électrodes de mesure de potentiel disposées dans la boucle de circulation, la première électrode de mesure étant disposée sur la surface interne de la bande et la deuxième électrode de mesure étant disposée sur la surface externe de la bande ;
(iv) Mesure d’une différence de potentiel entre les deux électrodes de mesure et obtention des données brutes ;
(v) Transfert des données brutes au système de traitement ;
(vi) Elaboration d’une mesure de surveillance résultant d’une moyenne de plusieurs données brutes et comparaison de cette mesure de surveillance à une valeur étalon de référence ;
(vii) Obtention d’une information portant sur une bio-impédance transthoracique ;
(viii) Transmission de l’information à l’utilisateur via une interface utilisateur ou à un représentant médical, comme un médecin ou un centre d’urgence.
Selon une caractéristique de l’invention, la valeur de chaque donnée brute peut également être comparée à des valeurs seuil enregistrées, comme une valeur limite. L’utilisateur peut alors être informé de la validité de la mesure de surveillance.
Selon l’invention, l’utilisateur est averti d’une variation significative et possiblement révélatrice d’une insuffisance cardiaque, dès lors que l’étape de comparaison de la mesure de surveillance, c’est-à-dire une valeur moyennée de plusieurs données brutes, à la valeur étalon de référence révèle un écart de l’ordre de 0.25 à 2.5% de la valeur étalon.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels :
- la figure 1 est une vue générale, du contexte d’utilisation du dispositif de mesure selon l’invention,
- la figure 2 est un organigramme du fonctionnement d’un dispositif de mesure selon l’invention,
- la figure 3 est une vue schématique d’un dispositif de mesure selon l’invention dans un premier mode de réalisation,
- la figure 4 est une vue en perspective d’un dispositif de mesure selon l’invention dans un deuxième mode de réalisation.
Il faut tout d’abord noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant.
En se référant tout d’abord aux figures 1 et 2, on va décrire le fonctionnement du dispositif de mesure et le procédé de mesure associé. Sur la figure 1, on voit un utilisateur 1 portant à un poignet 2 un dispositif de mesure 3 de bio-impédance selon l’invention. Le dispositif de mesure 3 prend la forme d’une bande 4, vue ici par transparence à travers une main de l’utilisateur, la bande 4 entourant le poignet 2 d’un premier bras 5 de l’utilisateur 1, en l’occurrence le bras droit.
La bande 4 du dispositif de mesure 3 dispose d’une surface interne 21 tournée vers le poignet 2 lorsque la bande 4 est portée par l’utilisateur 1, et d’une surface externe 19 tournée à l’opposé.
La surface interne 21 porte une première électrode injectrice 22 de courant et une première électrode de mesure 23 de potentiel. En étant portées au poignet 2 de l’utilisateur 1, cette première électrode injectrice 22 de courant et cette première électrode de mesure 23 de potentiel sont susceptibles d’entrer en contact avec le poignet 2. La surface externe 19 porte une deuxième électrode injectrice 17 de courant et une deuxième électrode de mesure 18 de potentiel. La deuxième électrode injectrice 17 de courant et la deuxième électrode de mesure 18 de potentiel sont configurées pour avoir chacune une surface d’interface 56 avec une partie 7 du deuxième bras 6 de l’utilisateur 1, ici une paume et des doigts de la main du bras gauche.
Lorsque l’utilisateur 1 empoigne le dispositif de mesure 3, la deuxième électrode injectrice 17 de courant et la deuxième électrode de mesure 18 de potentiel entrent en contact avec la main gauche de l’utilisateur 1. Par ce geste, l’utilisateur 1 ferme une boucle de circulation 8 de courant.
La bande 4 comporte un système d’alimentation électrique 46 délivrant un courant 55 apte à circuler entre les électrodes injectrices de courant lorsque la boucle de circulation 8 est fermée. Dans ce cheminement, constitutif de la boucle de circulation 8, le courant 55 traverse le premier bras 5 ainsi que le deuxième bras 6 de l’utilisateur 1, et entre eux, un segment transthoracique 9.
Le courant 55 circule alors de la première électrode injectrice 22 de courant à la deuxième électrode injectrice 17 de courant, en passant successivement par la première électrode de mesure 23 de potentiel et la deuxième électrode de mesure 18 de potentiel.
Lorsque le courant 55 circule selon la boucle de circulation 8 à travers le corps de G utilisateur, la valeur de potentiel électrique qui en résulte est fonction de la résistance rencontrée sur le chemin du courant, cette résistance variant notamment en fonction du contenu hydrique des parties du corps traversées. Ainsi, un signal spécifique est délivré à la première électrode de mesure 23 de potentiel et à la deuxième électrode de mesure 18 de potentiel. Ce signal correspond à des données brutes 48 de bio-impédance. La première électrode de mesure 23 de potentiel et à la deuxième électrode de mesure 18 de potentiel transmettent ces données brutes 48 à un système de collecte 47 disposé sur la bande 4.
Le système de collecte 47 est configuré pour communiquer avec un système de traitement 10. Dans le mode de réalisation présenté figure 1, le système de traitement 10 est externalisé par rapport à la bande 4. Le système de collecte 47 transmet via un premier périphérique de communication les données brutes 48 au système de traitement 10 porteur d’un deuxième périphérique de communication 11. Le premier périphérique de communication et le deuxième périphérique de communication 11 communiquent ici par propagation du signal sous forme d’ondes 12.
Le système de traitement 10 applique aux données brutes 48 un algorithme préenregistré. Selon un mode de réalisation, l’algorithme est configuré pour réaliser une moyenne de plusieurs mesures de données brutes 48 consécutives correspondant à une mesure de surveillance 32, 32’, en vue d’obtenir un résultat 38 qui va ensuite être comparée aux valeurs seuil plancher et limite précédemment définies et stockées dans le système de traitement 10. Les données brutes 48 sont ainsi traitées en vue d’obtenir une information 50 correspondant au comparatif entre la mesure de surveillance 32 implémentant la moyenne des données brutes 48 et une valeur étalon 52.
L’information 50 est alors présentée à l’utilisateur 1 via une interface-utilisateur 13. Cette interface-utilisateur 13 est dans l’exemple illustré portée par le système de traitement 10. L’interface-utilisateur 13 peut permettre d’afficher diverses données, par exemple les informations 50, l’écart 53 entre la mesure de surveillance 32 et la valeur étalon 52, la nécessité d’effectuer une nouvelle mesure de surveillance 32’, etc...
La figure 2 développe un organigramme représentatif d’une mise en œuvre d’un dispositif de mesure 3 de bio-impédance selon l’invention, pour l’obtention d’une mesure de surveillance 32.
Lorsque qu’un utilisateur met en marche, dans une étape 29, le dispositif de mesure 3 porté au poignet d’un premier bras, celui-ci est en état de veille 30. Lorsque l’utilisateur forme une boucle de circulation 8 en touchant le dispositif de mesure 3 avec un deuxième bras, une mesure de surveillance 32 est effectuée. Cette mesure de surveillance 32 correspond aux étapes 31 à 4L
La formation de la boucle de circulation 8 est réalisée par une action positive de l’utilisateur qui assure le contact entre le dispositif de mesure et un premier bras, via la surface interne de la bande et un deuxième bras, via la surface externe de la bande. Ce contact est identifié par le dispositif de mesure 3 dans une étape 31. Dans une étape 34, un système d’alimentation électrique 46 est piloté pour générer une alimentation en courant 55 entre une première électrode injectrice 22 de courant et une deuxième électrode injectrice 17 de courant. Le courant 55 circule alors entre ces deux électrodes injectrices dans la boucle de circulation 8 de courant à travers le corps, la bande assurant par ailleurs une isolation électrique entre les deux électrodes injectrices qui force le courant à traverser le corps, successivement par le premier bras, un segment transthoracique et le deuxième bras. Sur le trajet du courant, le courant 55 émis entre chaque électrode injectrice 17, 22 passe par les électrodes de mesure 23, 18 disposées sur le trajet, de sorte que lors d’une étape de mesure 35, une mesure de potentiel électrique est réalisée au niveau de la première électrode de mesure 23 et une mesure de potentiel électrique est réalisée au niveau de la deuxième électrode de mesure 18.
La valeur de potentiel électrique est transférée, lors d’une étape de transfert 36, de chacune des électrodes de mesure à un système de collecte 47, qui lors d’une étape de transmission 37 les transmet à un système de traitement 10 configuré pour calculer la différence de potentiel correspondant aux « données brutes » 48.
Le système de traitement 10, dans une étape de calcul 39, traite les données brutes 48. Dans un premier temps, chaque donnée brute 48 obtenue, correspondant à une mesure de différence de potentiel, est comparée à une valeur limite 54 enregistrée, attestant de la fiabilité de la mesure. Cette valeur limite 54 peut par exemple représenter 150% de la valeur étalon de référence 52 qui va être introduite ci-après. Une donnée brute 48 de valeur supérieure à cette valeur limite 54 implique une valeur d’impédance beaucoup trop élevée et le risque d’une mesure non fiable, par exemple due à des conditions de contact entre le dispositif de mesure et le corps de l’utilisateur qui ne sont pas correctes. On comprend que si une telle information de mesure non fiable devait être identifiée, le procédé de mesure prend fin et doit être redémarrer.
Le système de traitement 10 compile ensuite les données brutes obtenues au cours d’une période donnée pour obtenir un résultat 38 correspondant à une moyenne de ces données brutes 48, ladite moyenne étant révélatrice d’une information fiable sur la mesure de bio-impédance de l’utilisateur pour une journée donnée.
Le résultat 38 obtenu peut être transmis à l’utilisateur au niveau d’une interface-utilisateur 13, lors d’une étape d’affichage 40.
Par ailleurs, le résultat 38 est évalué lors d’une étape de test 41 par le système de traitement 10. Le système de traitement 10 compare dans l’étape de test 41 le résultat 38 avec une valeur étalon de référence 52 résultant d’un procédé d’étalonnage et préalablement réalisé et enregistrée dans une mémoire du système de traitement 10.
Les moyennes sont calculées et enregistrées dans la mémoire du système de traitement 10, pour que soit relevée la présence d’une évolution défavorable de l’état de l’utilisateur. Le résultat de cette comparaison est considéré en regard d’une valeur plancher propre à la présente invention. Si un écart 53 de l’ordre de 0.25 à 2.5% est relevé, avec le résultat 38 qui est inférieure à la valeur étalon de référence 52, l’utilisateur en est averti sur l’interface-utilisateur 13.
Après ces différentes étapes successives, le dispositif de mesure 3 revient à l’état de veille 30. Il y reste pendant une durée déterminée, par exemple de deux heures consécutives à une mesure de surveillance 32 valable, sauf si l’utilisateur ferme la boucle de circulation 8 de courant avant. Au-delà de deux heures après la réalisation d’une mesure de surveillance 32, dépassement contrôlé lors de l’étape 33, un avertisseur 42 est enclenché automatiquement lors d’une étape 43, itérativement, afin d’en avertir l’utilisateur et l’inciter à effectuer une nouvelle mesure de surveillance 32’. L’avertisseur 42 est interrompu par une étape 44 lorsque la boucle de circulation 8 de courant est à nouveau formée.
Si la mesure de surveillance 32 devait être considérée comme non-valable, le dispositif de mesure est en mesure d’activer l’avertisseur 42 afin d’en avertir l’utilisateur, invitant celui-ci à reproduire la mesure de surveillance 32.
La figure 3 montre un dispositif de mesure 3 de bio-impédance comprenant une bande 4 tel que précédemment présenté. Cette bande 4 prend ici la forme d’une gaine cylindrique élastique 14. La gaine cylindrique élastique 14 s’étend selon un axe d’allongement X.
La gaine cylindrique élastique 14 est pourvue de bords 15, 16 qui définissent les extrémités de la gaine le long de l’axe d’allongement X. Le bord 15 est ici appelé bord proximal en ce qu’il est le bord tourné vers le segment transthoracique de l’utilisateur alors que le bord 16 est ici appelé bord distal en ce qu’il est tourné à l’opposé du segment transthoracique, au plus proche de la main du bras portant le dispositif de mesure.
La gaine cylindrique élastique 14 ne présente pas d’interruptions sur sa circonférence, de sorte que peuvent y être placées des électrodes circulaires, s’étendant sur tout le pourtour de la gaine cylindrique élastique 14, autour de l’axe d’allongement X de la gaine. Une première électrode injectrice 22 de courant, formant un cercle ininterrompu et ici uniquement représentée en traits pointillés et une première électrode de mesure 23 de potentiel, formant un cercle ininterrompu, sont disposées sur la surface interne 21 de la bande 4 formée par la gaine cylindrique élastique 14. Il convient de noter que ces deux électrodes étant agencées sur la surface interne 21 de la bande 4, l’utilisateur n’est pas en mesure de s’assurer que son corps, ici son poignet, est bien au contact des électrodes. La mise en œuvre d’une électrode circulaire permet de s’assurer d’un contact entre l’électrode et le poignet quelle que soit la pression exercée par la main venant fermer la boucle de circulation.
Par ailleurs, une deuxième électrode injectrice 17 de courant, formant une tache ici sensiblement circulaire, et une deuxième électrode de mesure 18 de potentiel, formant une tache ici sensiblement elliptique, sont disposées sur la surface externe 19 de la bande 4 formée par la gaine cylindrique élastique 14.
Les premières électrodes disposées sur la face interne se distinguent de par leur position sur le premier bras 5 porteur du dispositif de mesure 1, avec une électrode proche du bord proximal 15 et une électrode proche du bord distal 16. Selon l’invention, l’électrode proche du bord proximal est la première électrode de mesure 23 de potentiel et l’électrode proche du bord distal est la première électrode injectrice 22. Ainsi la première électrode injectrice 22 est la plus proche de la main du premier bras 5 porteur du dispositif de mesure 1 , et la première électrode de mesure 23 est sur le trajet du courant partant de la première électrode injectrice 22.
La première électrode injectrice 22 de courant et la première électrode de mesure 23 de potentiel sont ici de même dimension. Elles sont disposées parallèlement l’une par rapport à l’autre, en formant un premier groupe d’électrodes dans lequel les électrodes sont alignées selon une première direction X correspondant à la direction d’allongement du premier bras. Les électrodes sont par ailleurs également parallèles aux bords 15, 16 de la gaine cylindrique élastique 14.
Les deuxièmes électrodes disposées sur la surface externe 19 se distinguent de par leur position par rapport à la main de l’utilisateur qui vient se poser sur le dispositif de mesure, avec la deuxième électrode injectrice 17 disposée pour être au contact des doigts de cette main et la deuxième électrode de mesure 18 disposée pour être au contact de la paume de cette main.
La deuxième électrode injectrice 17 de courant et la deuxième électrode de mesure 18 de potentiel présentent ici des dimensions différentes, étant notable que la deuxième électrode de mesure 18 de potentiel est plus large que la deuxième électrode injectrice 17 de courant. Cette différence dimensionnelle se justifie par un souhait d’augmenter au maximum la surface des électrodes de mesure, afin que l’impédance parasite des électrodes soit faible par rapport à la bio impédance du corps traversé par le courant, alors que la définition de la largeur de l'électrode injectrice est uniquement relative au besoin d’un contact effectif. Il convient de noter que cette différence dimensionnelle présente l’avantage de dédier la deuxième électrode de mesure 18, plus large que la deuxième électrode injectrice 17, à une zone dans laquelle doit être plaquée la paume de l’utilisateur, rendant possible cette large surface de contact entre corps de l’utilisateur et électrode de mesure, tandis que la deuxième électrode injectrice 17 est dédiée à la mise en position des doigts de l’utilisateur.
Les deuxièmes électrodes forment un deuxième groupe d’électrodes dans lequel les deuxièmes électrodes sont alignées selon une deuxième direction Y correspondant à la direction d’allongement du deuxième bras, ou en d’autres termes selon une direction perpendiculaire à la direction d’allongement du bras qui porte le dispositif de mesure. Tel que cela est visible sur la figure 3 notamment, les premières électrodes sont agencées en série selon une première direction qui est perpendiculaire ou sensiblement perpendiculaire à la deuxième direction selon laquelle s’étend la série formée par les deuxièmes électrodes.
La gaine cylindrique élastique 14 est constituée d’un tissage recouvert de polymères de polysiloxane formant la première électrode injectrice 22 de courant et la première électrode de mesure 23 de potentiel. La première électrode injectrice 22 de courant et la première électrode de mesure 23 de potentiel ont une surface structurée de nervures.
La surface externe 19 de la gaine cylindrique élastique 14 porte par ailleurs une interface- utilisateur 13. Cette interface-utilisateur 13 prend la forme d’un dispositif d’affichage électronique, par exemple à d’un écran à cristaux liquides, ou à diodes électroluminescentes. Un système d’alimentation électrique, un système de collecte et un système de traitement, sont supporté par une carte à circuit imprimé 20, rendue visible ici par transparence pour permettre son identification par le lecteur. Cette carte à circuit imprimé 20 est intégrée à la gaine cylindrique élastique 14. Elle forme un système d’alimentation électrique 46 tel qu’il a été évoqué précédemment, qui est en relation filaire avec la première électrode injectrice 22 de courant et la première électrode de mesure 23 de potentiel agencées sur la surface interne 21 de la gaine cylindrique élastique 14, et avec la deuxième électrode injectrice 17 de courant et la deuxième électrode de mesure 18 de potentiel agencées sur la surface externe 19, ainsi qu’avec l’interface-utilisateur 13.
L’interface-utilisateur 13 et la carte à circuit imprimé 20 sont situées entre la première électrode injectrice 22 de courant et la première électrode de mesure 23 de potentiel. Cette géométrie permet de respecter un espacement entre les électrodes, évitant ainsi des interférences. La géométrie est également telle que la présence de l’interface-utilisateur 13 génère un espacement entre les électrodes disposées sur la face externe de la gaine cylindrique élastique 14, de manière à éviter des interférences et à générer un écartement adéquat pour un contact simultané de la paume et des doigts sur leur électrode respective.
La gaine cylindrique 14 a des propriétés élastiques, lui permettant de s’ajuster aux dimensions d’un poignet d’utilisateur. Pour un plus grand confort d’utilisation, le circuit imprimé 20 sera flexible afin de s’adapter à une gaine cylindrique 14, élastique. Par exemple, un circuit flex, connu également sous la dénomination anglaise de flex PCB, peut être employé. De la même manière, l’interface-utilisateur 13 peut être souple. A défaut, l’interface-utilisateur 13 sera préférentiellement profilée pour suivre un arrondi afin d’épouser le poignet.
La figure 4 montre un autre mode de réalisation d’un dispositif de mesure 3 de bio impédance. La bande 4 est pourvue d’un fermoir 26 faisant coopérer des extrémités 27, 28 chevauchantes. Lorsque les extrémités 27, 28 coopèrent, la bande 4 forme un cylindre fermé apte à être disposé autour du bras de l’utilisateur. Le fermoir 26 est ici à boucle ardillon, la bande 4 étant donc ajustable aux dimensions du poignet de chaque utilisateur.
La bande 4 intègre des électrodes 17, 18, 22, 23 non circulaires, disposées localement sur la bande 4. De façon particulière, une première électrode injectrice 22 de courant et une première électrode de mesure 23 de potentiel sont de dimensions différentes. Plus particulièrement, la première électrode de mesure 23 de potentiel, illustrée par transparence, couvre une surface plus importante que la première électrode injectrice 22 de courant, également illustrée par transparence, afin de rendre faible l’impédance parasite de cette électrode de mesure, tel que précédemment évoqué. Il en est de même pour une deuxième électrode injectrice 17 de courant et une deuxième électrode de mesure 18 de potentiel. Dans cet exemple de réalisation, la première électrode de mesure 23 de potentiel est de taille sensiblement équivalente à la deuxième électrode de mesure 18 de potentiel.
Conformément à ce qui a été décrit pour le premier mode de réalisation, l’électrode proximale au segment transthoracique est la première électrode de mesure 23 de potentiel tandis que l’électrode distale au segment transthoracique est la première électrode injectrice 22. Ainsi la première électrode injectrice 22 est la plus proche de la main du premier bras 5 porteur du dispositif de mesure 1. Les premières électrodes sont agencées en série selon une première direction X.
Sur la surface externe 19, destinée à entrer en contact avec, ici, la main du deuxième bras de l’utilisateur, l’électrode proximale au segment transthoracique est la deuxième électrode de mesure 18 de potentiel tandis que l’électrode distale au segment transthoracique est la deuxième électrode injectrice 17. Les premières électrodes sont agencées en série selon une deuxième direction Y, sensiblement perpendiculaire à la première direction X.
La combinaison de ces caractéristiques relatives au positionnement distal/proximal des électrodes injectrice et de mesure est ici notable en ce que les électrodes injectrices de courant sont positionnées de manière distale sur chaque surface du dispositif de mesure, de sorte que l’on assure la mise en œuvre de la plus grande boucle de circulation possible d’une électrode injectrice à l’autre.
Les électrodes portées par une surface interne 21 de la bande, c’est-à-dire la première électrode injectrice 22 de courant et la première électrode de mesure 23 de potentiel sont de forme elliptique. Les électrodes portées par une surface externe 19 de la bande, c’est-à-dire la deuxième électrode injectrice 17 de courant et la deuxième électrode de mesure 18 de potentiel prennent une forme d’extrémité de doigt correspondant aux phalanges distales. Ces dernières sont munies de repères de positionnement 24 correspondant à des saillies, par exemple des ergots, sur lesquels un utilisateur devra faire buter deux phalanges distales de son deuxième bras. Ainsi, la reproductibilité de mesure inhérente à une géométrie de contact sera assurée.
Il est notable selon ce mode de réalisation que l’ensemble des électrodes, aussi bien les premières électrodes disposées sur la surface interne de la bande que les deuxièmes électrodes disposées sur la surface externe de la bande, est agencée dans une partie frontale de cette bande, c’est-à-dire la partie de la bande opposée au fermoir. De la sorte, on s’assure, lorsque l’utilisateur appuie sur la bande avec sa main libre, que les premières électrodes soient bien plaquées contre le premier bras porteur du dispositif de mesure.
Tel que cela a été décrit précédemment, la bande 4 est en communication avec un système de traitement externalisé. Est ainsi transmis un signal collecté par le système de collecte 47 embarqué sur la bande 4 et communiquant avec chacune des électrodes de mesure 23, 18 de potentiel. Ce signal provient ainsi à la fois de la première électrode de mesure 23 de potentiel et de la deuxième électrode de mesure 18 de potentiel, et correspond à des données brutes 48 d’impédance. Le système de collecte 47 est pourvu d’un premier périphérique de communication. Ce système de collecte 47 est disposé dans une épaisseur 25 de la bande 4. Le premier périphérique de communication est configuré pour communiquer avec le système de traitement 10 porteur d’un deuxième périphérique de communication 11. L’épaisseur 25 de la bande 4 renferme par ailleurs le système d’alimentation électrique 46 relié aux quatre électrodes 17, 18, 22, 23.
On comprend à la lecture de ce qui précède que la présente invention propose un dispositif de mesure de bio-impédance configuré pour gagner en compacité, praticité et facilité d’usage par rapport aux dispositifs existants. Ce dispositif de mesure de bio-impédance est destiné à être porté de façon continue par un utilisateur qui, par une action simple, effectue une mesure de surveillance afin de suivre l’évolution de son état pulmonaire. Un tel dispositif de mesure de bio impédance, utilisant un large vecteur de Piccoli, gagne également en précision par rapport à l’art antérieur.
L’invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici, et elle s’étend également à tout moyen ou configuration équivalents et à toute combinaison technique opérant de tels moyens. En particulier, la forme dispositif de mesure de bio impédance peut être modifiée sans nuire à l’invention, dans la mesure où le dispositif de mesure de bio-impédance, in fine, remplit les mêmes fonctionnalités que celles décrites dans ce document.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de mesure (3) de bio-impédance caractérisé en ce qu’il comporte une bande (4) configurée pour entourer un poignet (2) d’un premier bras (5) d’un utilisateur (1) et sur laquelle sont agencées au moins deux électrodes injectrices (17, 22) de courant et au moins deux électrodes de mesure (18, 23) de potentiel, une première électrode injectrice (22) de courant et une première électrode de mesure (23) de potentiel étant disposées sur une surface interne (21) de la bande (4) et configurées pour être au contact du poignet (2), une deuxième électrode injectrice (17) de courant et une deuxième électrode de mesure (23) de potentiel étant disposées sur une surface externe (19) de la bande (4) et configurées pour avoir chacune une surface d’interface (56) avec une partie (7) du deuxième bras (6) de l’utilisateur (1), le dispositif de mesure (3) comportant en outre un système de collecte (47) de données brutes (48) de bio impédance provenant des électrodes de mesure (18, 23) de potentiel, et un système de traitement (10) de données brutes (48) pour obtenir au moins une mesure de surveillance (32) et une information (50) significative d’un état de bio-impédance pulmonaire, ledit système de collecte (47) étant porté par la bande (4) et configuré pour communiquer avec le système de traitement (10).
2. Dispositif de mesure (3) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les électrodes (17, 18, 22, 23) sont réparties en deux groupes disposés respectivement sur la surface interne (21) et la surface externe (19) de la bande (4), chaque groupe comportant une électrode injectrice de courant et une électrode de mesure, la première électrode injectrice de courant (22) et la première électrode de mesure (23) de potentiel d’un premier groupe d’électrodes étant alignées selon une direction distincte à la direction selon laquelle s’étendent la deuxième électrode injectrice de courant (17) et la deuxième électrode de mesure (18) de potentiel du deuxième groupe d’électrodes.
3. Dispositif de mesure (3) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que sur chaque surface de la bande (4), l’électrode proximale à un segment transthoracique (9) de l’utilisateur est l’électrode de mesure (18, 23) tandis que l’électrode distale à ce segment transthoracique est l’électrode injectrice (17, 22).
4. Dispositif de mesure (3) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le premier groupe d’électrodes agencé sur la surface interne (21) de la bande (4) est configuré de sorte que les électrodes sont alignées selon une première direction (X) le long de l’axe du bras sur lequel est disposée la bande (4), avec la première électrode injectrice (22) disposée du côté de la main en bout du bras porteur du dispositif de mesure et la première électrode de mesure (23) disposée du côté du tronc de l’utilisateur.
5. Dispositif de mesure (3) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le système de traitement (10) est configuré pour déterminer un écart (53) entre une valeur étalon (52) de référence et au moins une mesure de surveillance (32) et pour générer une notification à l’utilisateur (1) dès lors que la mesure de surveillance (32) présente une valeur inférieure à la valeur correspondant à la valeur étalon (52) et dès lors que cet écart (53) est compris entre 0.25% et 2.5% de ladite valeur correspondant de la valeur étalon de référence.
6. Dispositif de mesure (3) selon les revendications précédentes, dans lequel le système de traitement (10) compare les données brutes (48) à au moins une valeur limite (54).
7. Dispositif de mesure (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système de traitement (10) est intégré à la bande (4).
8. Dispositif de mesure (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les électrodes injectrices (17, 22) de courant sont pilotées pour utiliser un courant (55) multi-fréquentiel.
9. Dispositif de mesure (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la bande (4) est formée d’une gaine cylindrique (14) élastique.
10. Dispositif de mesure (3) selon la revendication précédente, dans laquelle la gaine cylindrique (14) élastique intègre des électrodes circulaires.
11. Dispositif de mesure (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’électrode injectrice (17, 22) de courant et l’électrode de mesure (18, 23) de potentiel sont de dimensions différentes.
12. Dispositif de mesure (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la bande (4) comporte au moins un repère de positionnement (24) de la partie (7) du deuxième bras (6) de l’utilisateur (1).
13. Méthode pour déterminer une information (49) portant sur une bio-impédance transthoracique comprenant les étapes suivantes :
(ix) Port, au poignet (2) du premier bras (5) d’un utilisateur (1), d’un dispositif de mesure (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes
(x) Positionnement d’une partie (7) du deuxième bras (6) de l’utilisateur (1) sur le dispositif de mesure (3) en vue d’actionner une prise de mesure
(xi) pour que celui-ci circule entre deux électrodes injectrices de courant, reliées par la boucle formée par le contact du dispositif de mesure avec respectivement le premier bras porteur du dispositif de mesure et le deuxième bras positionné sur ce dispositif de mesure, le courant imposé par les électrodes injectrices parcourant une boucle de circulation via un segment transthoracique de l’utilisateur, la première électrode injectrice étant disposée sur la surface interne de la bande, la deuxième électrode injectrice étant disposée sur la surface externe de la bande, et deux électrodes de mesure de potentiel disposées dans la boucle de circulation, la première électrode de mesure étant disposée sur la surface interne de la bande et la deuxième électrode de mesure étant disposée sur la surface externe de la bande ;
(xii) Mesure d’une différence de potentiel entre les deux électrodes de mesure et obtention des données brutes ;
(xiii) Transfert des données brutes au système de traitement (10) ;
(xiv) Elaboration d’une mesure de surveillance résultant d’une moyenne de plusieurs données brutes et comparaison de cette mesure de surveillance à une valeur étalon de référence ;
(xv) Obtention d’une information (49) portant sur une bio-impédance transthoracique ;
(xvi) Transmission de l’information (49) à l’utilisateur (1) via une interface utilisateur (13) ou à un représentant médical.
EP19724550.9A 2018-04-18 2019-04-17 Dispositif de mesure de bio-impedance Withdrawn EP3781032A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1853387A FR3080271A1 (fr) 2018-04-18 2018-04-18 Dispositif de mesure de bio-impedance
PCT/FR2019/050923 WO2019202267A1 (fr) 2018-04-18 2019-04-17 Dispositif de mesure de bio-impedance

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3781032A1 true EP3781032A1 (fr) 2021-02-24

Family

ID=65031192

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19724550.9A Withdrawn EP3781032A1 (fr) 2018-04-18 2019-04-17 Dispositif de mesure de bio-impedance

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20210161421A1 (fr)
EP (1) EP3781032A1 (fr)
FR (1) FR3080271A1 (fr)
WO (1) WO2019202267A1 (fr)

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001149329A (ja) * 1999-11-25 2001-06-05 Matsushita Electric Works Ltd 体脂肪測定方法及びその装置
JP2001187029A (ja) * 1999-12-28 2001-07-10 Nippon Seimitsu Sokki Kk 体脂肪率測定機能を備えた血圧計
US9089275B2 (en) * 2005-05-11 2015-07-28 Cardiac Pacemakers, Inc. Sensitivity and specificity of pulmonary edema detection when using transthoracic impedance
US20160058133A1 (en) * 2014-08-28 2016-03-03 Joseph Fournier Analog watch with digital wearable system
KR102360027B1 (ko) * 2014-09-26 2022-02-08 삼성전자주식회사 손목형 체성분 측정 장치 및 이를 이용한 체성분 측정 방법
KR102335769B1 (ko) * 2014-11-07 2021-12-06 삼성전자주식회사 손목형 체성분 측정 장치 및 이를 이용한 체성분 측정 방법
KR20160094219A (ko) * 2015-01-30 2016-08-09 삼성전자주식회사 체성분 측정 장치 및 방법
KR102420009B1 (ko) * 2015-04-08 2022-07-12 삼성전자주식회사 생체 정보 측정 장치
WO2017008118A1 (fr) * 2015-07-16 2017-01-19 Impedimed Limited Détermination de niveau de fluide
GB201614882D0 (en) * 2016-09-01 2016-10-19 Tomtom Int Bv Body composition analysis method and apparatus
KR20190065086A (ko) * 2017-12-01 2019-06-11 삼성전자주식회사 생체 정보 처리 장치 및 방법
EP3539468A1 (fr) * 2018-03-12 2019-09-18 Stichting IMEC Nederland Dispositif et procédé de mesure de bioimpédance

Also Published As

Publication number Publication date
US20210161421A1 (en) 2021-06-03
FR3080271A1 (fr) 2019-10-25
WO2019202267A1 (fr) 2019-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11039782B2 (en) Wearable technologies for joint health assessment
US6132387A (en) Neuromuscular electrode
US6692444B2 (en) Methods for the assessment of neuromuscular function by F-wave latency
US6751499B2 (en) Physiological monitor including an objective pain measurement
EP2285274B1 (fr) Dispositif et procede de mesure de la rigidite et de l'erection d'un penis et des debits arterio-veineux
EP3016586B1 (fr) Système avancé de surveillance de l'état de santé
EP3417771A1 (fr) Procédé de surveillance de la pression sanguine et dispositif correspondant
JP2024515286A (ja) 睡眠時無呼吸事象をモニタリングする着用可能リングデバイスおよび方法
WO2024006861A2 (fr) Capteur d'anneau de bioimpédance pour surveillance physiologique
US12318206B2 (en) Blood glucose states based on sensed brain activity
CN111643062A (zh) 一种智能座椅健康监测系统和方法
CN101500478A (zh) 自主功能的测量
CN112773343A (zh) 一种多生命体征快速测量装置及方法
EP4007520A1 (fr) Dispositif de determination d'une information portant sur un etat de decompensation cardiaque
EP3781032A1 (fr) Dispositif de mesure de bio-impedance
EP3914154B1 (fr) Dispositif de mesure d'une congestion du tractus digestif
FR3091990A1 (fr) Dispositif de mesure de bio-impedance
JP7695743B1 (ja) 生体情報取得装置
US20260007343A1 (en) Mouthguard for electrooculogram signal measurement
WO2022248639A1 (fr) Dispositif et procédé pour la mesure de paramètres physiologiques par contact temporaire avec une surface réceptrice
WO2025064934A1 (fr) Procédés, systèmes et appareils pour distinguer des biosignaux électriques
CN204318738U (zh) 穿载式的低血糖症状警示装置
CN120938394A (zh) 基于阻抗传感的神经外科术后误吸风险分级检测头带及其系统
HK1260339A1 (en) A method for monitoring blood pressure, and a device thereof
WO2018122522A1 (fr) Indicateur de perturbations pour un dispositif destiné à être porté

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20201118

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20221101