WO2013075963A1 - Procede d'analyse physiologique de fiabilite accrue - Google Patents

Procede d'analyse physiologique de fiabilite accrue Download PDF

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    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes

Definitions

  • the invention relates generally to the field of electrochemistry, and more particularly to the field of electrophysiological analysis of the human body, for example to detect pathologies.
  • the invention is particularly applicable to the evaluation of the sweat function of the human body.
  • the voltage applied by the voltage source on the electrodes makes it possible to generate an electrophysiological current in the outer layer of the skin, the study of certain characteristics of which may indicate certain pathologies.
  • a slight slope of the voltage-current curve may be an index, in a diabetic patient, of diabetic neuropathy, as described in the document "Gin H, et al. Non-invasive and quantitative assessment of sudomotor function for peripheral diabetic neuropathy evaluation. Diabetes Metab (2011), doi: 10.1016 / j.diabet.2011.05.003 ".
  • the anode and the cathode are respectively subjected to oxidation and reduction reactions related to the application of a potential on these electrodes.
  • the chlorides participate in the oxidation of the anode, and a wall is formed beyond a certain threshold in tension.
  • the position of these oxidation and reduction walls on the voltammogram depends on the electrode (composition, rate of use) as well as the electrolyte concentrations causing the oxidation-reduction reactions.
  • the voltammogram thus represents the intrinsic behavior of the electrode, that is to say the maximum current that it can transmit for a given potential, and which is governed by the charge transfer between the electrode and the electrolyte.
  • One of the aims of the invention is to overcome the problems mentioned above by proposing an electrophysiological analysis method in which the acquired measurements are more reliable and relevant than in the prior art.
  • the invention aims to correct the bias that may occur during the measurement.
  • Another object of the invention is to propose a precise model of the electrochemical phenomena caused during the application of a potential by electrodes, in order to make the interpretation of the measurements more reliable.
  • the invention proposes an electrophysiological analysis method implemented in a system comprising:
  • a switching circuit arranged to selectively connect a pair of so-called active electrodes to the voltage source, said active electrodes constituting an anode and a cathode, and for connecting at least one other high impedance passive electrode for measuring the potential reached by the body, and
  • a measurement circuit arranged to record data representative of the current in the activated electrodes and potentials on at least some electrodes connected in high impedance in response to the application of the slots, said data making it possible to determine a value of the electrochemical conductance of the skin
  • the method comprising at least one measuring step in which the adjustable DC voltage source applies to the anode a series of said DC voltage slots, and during which the measurement circuit reads said data,
  • the method being characterized in that it further comprises a step prior to the measuring step, during which an electrode which is connected in high impedance during the measuring step is regenerated while being connected to the source voltage as a cathode.
  • the method according to the invention further comprises at least one of the following characteristics:
  • the cathode is subjected to a DC potential of between -1 and -4 V, preferably between -3 and -3.5 V
  • the voltage source delivers a voltage pulse of a duration of between between 5 seconds and a minute, preferably between 10 and 30 seconds, or it delivers identical or variable voltage slots from one slot to another, the cumulative duration of the slots being then between 5 seconds and a minute, preferably between 10 and 30 seconds.
  • the measuring circuit records the data representative of the current in the active electrodes, their potentials, and the potentials on at least some electrodes connected at high impedance.
  • the method may comprise an additional regeneration step, prior to the measuring step, during which another electrode connected at high impedance during the measuring step is regenerated by being connected to the voltage source as a than cathode.
  • the method may then comprise a step of calculating the average of the potentials of the regenerated electrodes connected in high impedance.
  • the voltage pulses applied during the measuring step have a duration greater than or equal to 0.2 second.
  • the DC voltage applied to the anode is less than 10V, and preferably between 0V and 4V.
  • the voltage source delivers, during the measuring step, slots of variable voltages from one slot to the next.
  • each electrode is positioned on an area among the following group: right hand, left hand, right foot, left foot, right side of the forehead, left side of the forehead.
  • the electrochemical conductance of the skin at the level of the anode and of the cathode is calculated locally from the data respectively taken from the anode and the cathode.
  • the electrochemical conductance of the skin determined at the anode or at the cathode is the slope of the curve measured in a current-voltage graph for voltages applied to the anode less than 2 V, independently of any overvoltage.
  • the method may further comprise an intermediate step, between the regeneration step and the measurement step, during which a voltage difference is measured between a non-regenerated electrode connected at high impedance, and a regenerated electrode connected to a high impedance, said difference making it possible to determine an overvoltage value at the non-regenerated electrode, and, during the measuring step, the unregenerated electrode, whose overvoltage has been measured, is connected as anode.
  • the method may then comprise a determination step, starting from the overvoltage of the non-regenerated high impedance electrode, a correction to be applied to the measured values during the measuring step.
  • the regenerated electrode connected in high impedance during the intermediate step has previously been connected as a cathode, and the method comprises a step in which the measured potential at the anode is subtracted from the step of measuring the overvoltage determined during the intermediate step.
  • the method comprises an additional regeneration step, between the regeneration step and the measuring step, during which the anode and the cathode are respectively the same as those of the measuring step.
  • the conductance of the skin at the cathode is then obtained by dividing the current measured at the cathode by the potential difference between the cathode and a regenerated electrode connected at high impedance. If necessary, the anode overvoltage is estimated by the value of the extrapolated anode potential when the current is zero, and the conductance of the skin at the anode is obtained by dividing the measured current at the anode. anode by the difference between the potential of the anode removed from said overvoltage and the potential of a regenerated electrode connected at high impedance.
  • the cumulative duration of the voltage slots applied during the measuring step is between 5 seconds and one minute, preferably between 10 and 30 seconds,
  • the cumulative duration of the voltage slots applied during the measuring step being greater than or equal to the duration of the slot applied during a regeneration step.
  • anode overvoltage is estimated by the value of the extrapolated anode potential when the current is zero, and the conductance of the skin at the anode is obtained by dividing the measured current. at the anode by the difference between the potential of the anode removed from said overvoltage and the potential of a regenerated electrode connected at high impedance.
  • the method comprises at least one additional regeneration step, prior to the measuring step, during which the electrode used as anode during the measuring step is regenerated while being connected to the source of voltage as a cathode, the method being then comprising a cycle of electrode regeneration steps and measurement steps, wherein, for each measuring step, the anode and at least one high impedance connected electrode have been regenerated beforehand during at least one two stages of regeneration or measurement.
  • the cathode used during a measurement step is switched as anode during a subsequent measurement step. If the method is implemented in a system comprising four electrodes, for each measuring step, the anode and the two electrodes connected in high impedance were previously regenerated during regeneration or measurement steps.
  • a skin conductance at the anode is measured by dividing the measured current at the anode by the potential difference between the overvoltage overvoltage anode and a regenerated electrode connected at high impedance, and wherein the electrochemical conductance of the skin thus obtained corresponds to the electrical conductance of the eccrine sweat gland walls in contact with the active electrodes.
  • the invention also relates to a method for modeling the electrical conductance of eccrine sweat gland walls, comprising the implementation of the method according to the invention with electrodes arranged in the eccrine gland region in question.
  • FIG. 1 already described, schematically represents the voltammogram of an electrode serving as anode and cathode in the method according to the invention.
  • Figure 2 is a simplified representation of human skin.
  • FIG. 3 schematically shows an eccrine sweat gland.
  • FIGS. 4a and 4b illustrate the modeling of the current-voltage response of human skin.
  • FIG. 5 represents an analysis system used in the method according to the invention.
  • FIG. 6 represents the measurement bias between the physiological current and the current effectively measured at the anode.
  • FIG. 7 represents an example of current-voltage curves measured at the anode and at the cathode according to a variant of the method.
  • the outermost layer of the skin P is electrically insulating.
  • This layer included in the epidermis EP, consists of a matrix of lipids and corneocytes, that is to say dead cells. It is crossed by FP hair follicles and follicles of sweat glands FGS, as shown schematically in Figure 2. Then, only the follicles of the sweat glands FGS are electrically conductive.
  • the eccrine glands GE are the most numerous and are present almost on the entire surface of the skin. An average of 500 / cm 2 is found on the palms of the hands, the soles of the feet and on the forehead, where the measurements are made. This model particularly concerns the electrochemical behavior of eccrine gland follicles.
  • U is the speed, in a material volume presenting a border with an external normal n, the volume (depending on the time t) that we will study and follow in its movement.
  • n the volume (depending on the time t) that we will study and follow in its movement.
  • A is a flux of exchange (surface)
  • surface is the usual vector product, and is the time derivative
  • FIG. 3 is schematically illustrated a model of a GE eccrine gland.
  • the GE eccrine gland consists of two parts: the secretory part PS, where the sweat is filtered (isotonically) from the blood plasma, is a coil.
  • the PE excretory part where some species can move in both directions through an ion channel (absorption or excretion, according to their electrochemical gradient), is an almost straight duct that leads to a pore P on the surface of the skin. These two regions have lengths of the same order of magnitude, and the winding is slightly wider than the conduit.
  • the geometric model consists in unrolling the winding and attaching it to the pipe to form, as in the Chizmazdhev model (see in this regard "YA Chizmadzhev, AV Indenbom, PL Kuzmin, SV Galichenko, JCWeaver, and RO Potts, Electrical properties of skin and moderate voltages: Contribution of Appalachian Macropores, Biophys J., vol 74, pp. 843-856, 1998 "), a cylindrical tube.
  • the geometric parameters are:
  • Two currents are present: an axial current along the axis of the gland, due to the movements of ions along the axis, and transverse currents due to the charges that pass through or accumulate on the wall of the gland .
  • Axial current is present: an axial current along the axis of the gland, due to the movements of ions along the axis, and transverse currents due to the charges that pass through or accumulate on the wall of the gland .
  • the surface density of the axial current is by definition:
  • the transverse current through the wall corresponds to the charges that pass through the wall of the gland, called the ion channel current. It is bound to Cl ⁇ and Wa + ions that pass through the epithelial membrane using their own specific ion channels.
  • the ion channel approach is more fertile than a simple conductance model because it also takes into account the chemical gradient.
  • the current density for an ion is given by:
  • iG f is the conductance per unit area; the percentage (or probability) of open channels, depending on the ionic concentrations on each side of the wall, and usually given by a Boltzmann function; is the equilibrium potential of the ion according to Nernst's law (see J. Cronin, Mathematics of Cell Electrophysiology, New York: Marcel Dekker, 1981, Vol 63, Lecture Notes in Pure and Applied Mathematics . ”):
  • Ions are considered to be rigid spheres moving in an incompressible continuous fluid.
  • they create an electric field (already mentioned) and a magnetic field
  • the species are subjected to the following forces:
  • the second term is strictly zero in our one-dimensional model because it is orthogonal to speed.
  • H is the hydrodynamic (or Stokes) radius of a chloride ion or a proton. This radius is in fact deduced from the mobility of the ion in the electrolyte, defined by:
  • the measured electrochemical conductance of the skin is the sum of the "real total” conductance of the duct and the "real total” conductance of the coil. In addition, it does not depend on either the thickness of the stratum corneum h or the conductivity of sweat ⁇ .
  • FIG. 4a shows, by way of example, the Boltzmann function for three different values of z.
  • FIG. 4b shows the electroporation function for two different.
  • this EDO must satisfy the same boundary conditions at more than one value: one at the surface, the other at the end of the gland.
  • the resulting problem is no longer the classical integration of an EDO or problem at the initial Cauchy values, but is called a two-point boundary problem
  • the adopted solution is a method of shooting.
  • the integration of the EDO with Stoermer's second-order algorithm proceeds from the surface to the end of the gland, and we try to match the condition to zero current limits at the end of the integration. .
  • the key point here is this delicate correspondence. It is implemented using the globally convergent Newton-Raphson method.
  • the main parameters that regulate the electrical response of the eccrine gland are the (surface) conductances of the secretory part and the excretory part. Typical values are as follows: normal patient, cystic fibrosis patient, diabetic patient. The orders of magnitude of the conductances are given in pS / cm 2 .
  • FIG. 4a shows the modeling of current-voltage curves for different types of patients (healthy, diabetic, "pre-diabetic", with cystic fibrosis), and taking into account the probabilities of opening of the channels.
  • this modeling is performed for a healthy patient, taking into account or not the electroporation.
  • This result is used in the process according to the invention, in which the electrochemical conductance of the skin is measured.
  • This system 100 comprises a plurality of electrodes 110, including at least two electrodes for the feet (left foot, right foot), two electrodes for the hands (left hand, right hand), and two electrodes for the forehead (left side of the forehead, right part of the forehead).
  • it comprises only four electrodes 110, for the hands and feet.
  • Electrodes are preferably large, ie their surface is between 50 and 200 cm 2 , so that they cover the entire surface of the analyzed zone. These electrodes, once applied to the skin, are subjected to potential allowing the establishment of electrochemical phenomena studied in the model above.
  • the current due to the ion transport of the sweat in the gland must be less than the current that can transmit the electrode and which is due to the electron transfer between the electrode and the sweat.
  • these electrodes are connected to an adjustable DC voltage source 130, adapted to deliver dc voltage slots.
  • the system also includes a switching circuit 120.
  • This circuit can selectively connect one or more high impedance electrodes, and connect a pair of others to the voltage source. The latter are so-called active electrodes, because they apply the potential on the skin in order to carry out the measurements.
  • the system further comprises a measuring circuit 140, which records data representative of current and potential in the active electrodes, and potentials on at least one electrode connected at high impedance.
  • This measurement circuit can also include or be connected to a processor 150, adapted to process the data, and if necessary display them as a curve on a display 151.
  • the measurement is done successively and independently on the hands and feet, alternating left and right. Each time, two electrodes are active: the anode of potential imposed positive and potential cathode measured, the current between the two is also measured.
  • At least one other passive electrode is connected to ground in high impedance.
  • the electrochemical conductance of the skin is traditionally measured at the anode and at the cathode, by dividing the current between the electrodes by the potential at the anode and at the cathode respectively, subtracted from the potential of a high impedance electrode and possibly an electrode correction.
  • the average potential is calculated for determining the electrochemical conductance of the skin at the anode and at the cathode.
  • the voltage source delivers to the anode one or more voltage slots, with a duration greater than or equal to 0.2 second.
  • the cumulative duration of all the slots is between 5 seconds and one minute, and preferably between 10 and 30 seconds. This time is long enough to allow the establishment of electrochemical phenomena in the skin.
  • the slots have a potential between 1 and 4 V.
  • the voltage source can apply to the anode several slots, of equal duration and variable voltage from one slot to another, for example increasing or decreasing between 1 and 4 V.
  • the oxidation of the anode generates at the level thereof an overvoltage which evolves increasingly as a function of time and the potential applied to the anode.
  • the reduction causes a decrease of the surge until it is canceled.
  • the solid line represents the physiological current to be measured, which must normally pass through the origin.
  • the dashed curve represents the actually measured current, as a function of the difference between the anode potential and the body potential, the latter being measured by the high impedance connected electrodes.
  • the method according to the invention makes it possible to correct this measurement.
  • the electrode regeneration principle of connecting an electrode as a cathode is used to suppress any overvoltage.
  • the method according to the invention has at least one additional step, prior to the measuring step, during which at least one electrode is regenerated, using it as a cathode, before connecting it in high impedance.
  • the cathode is subjected to a continuous potential of between -1 and -4 V, and preferably between -3 and -3.5 V.
  • This potential results from the application to the anode of a DC voltage, in the form of a single slot, or several slots of varying voltages or not from one slot to another.
  • the total duration of the voltage application is greater than the regeneration time of the cathode, comprised between a few seconds and a few tens of seconds.
  • the regeneration time of the cathode can be between 5 s and 1 minute, or preferably between 10 and 30 seconds.
  • the method may further comprise an additional regeneration step of one or more other electrodes which are connected at high impedance during the measurement step. In this case, we calculate the average of their potentials to obtain the potential reached by the body.
  • the measuring circuit raises the potentials at the electrodes connected in high impedance, the potential at the cathode, and the current between the anode and the cathode.
  • This method consists in carrying out a cycle of successive regeneration and measurement steps exploiting the fact that an electrode used as a cathode in one or the other type of step (measurement or regeneration) is regenerated.
  • This cycle therefore includes:
  • a cycle can be considered in which the cathode used in a measurement step is used as an anode in a subsequent measurement step.
  • a cycle is created in which the electrochemical conductance of the skin on the hands and feet is measured from the anode potential (chloride ion conductance); therefore, at least four measurements must be taken where the anode is located at the four different sites: right hand, left hand, right foot, left foot.
  • the anodes are always regenerated, and the "zero" is ensured for the two electrodes connected in high impedance; as a result, the left and right measuring circuits are symmetrical.
  • the linear conductance of the physiological current is nothing other than the slope of the right portion of the measured current.
  • the linear conductance of the physiological current can therefore be calculated by determining the slope of the curve when low voltages are applied to the anode, once the anode and cathode side overvoltage is stabilized.
  • Another method of exploiting the slope of the curve is to estimate the overvoltage at the anode by extrapolating the potential when the current is canceled, then to determine the conductance (linear or not) of the skin at the level of the anode by dividing the current by the difference between the potential of the anode removed from this overvoltage, and the potential of a regenerated electrode connected at high impedance.
  • Conductance measurement by electrode correction In addition to the previous determination of overvoltage from the slope, the conductance can also be estimated by electrode correction.
  • the method according to the invention may comprise an intermediate step, during which an overvoltage is estimated by a potential difference between a regenerated electrode connected at high impedance, and another electrode, not regenerated, connected in high impedance.
  • the DC voltage source always delivers at the anode one or more voltage pulses with the same voltage and the same duration as previously described. The potential difference thus measured makes it possible to determine the overvoltage when this non-regenerated electrode will serve as anode during a subsequent measurement step.
  • An estimate of the electrochemical conductance of the skin at the anode is obtained by dividing the current between the anode and the cathode by the difference between the corrected anode potential (ie, the overvoltage removed) and the potential of the anode. the regenerated electrode connected in high impedance.
  • the method according to the invention comprises an additional regeneration step, between the regeneration step and the measurement step, during which the anode and the cathode are respectively the same as in the step of measured.
  • the cathode is completely regenerated, while the surge at the anode increases to reach the final offset.
  • the measured cathode-side curve, in dotted lines coincides with the physiological current, in solid lines.
  • the overvoltage is constant and equal to the final offset ⁇ °, i.e. the current measured in dotted lines and the physiological current in solid lines are simply offset from the offset. This allows an accurate evaluation of the entire curve at the anode and the cathode: both the linear conductance portion, and the detachment portion.
  • this conductance can be estimated at the anode, as at the cathode, by measuring the slope of the current-voltage curve. Moreover, it is also possible to determine the conductance of the skin at the level of the detachment portion, at the anode and at the cathode.
  • the current between the electrodes is divided by the potential difference between the anode and a regenerated high impedance electrode, to which the overvoltage at the anode has been subtracted.

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Abstract

L'invention concerne un procédé d'analyse électrophysiologique mise en oeuvre dans un système comprenant : une série d'électrodes, destinées à être placées en différentes régions du corps humain, une source de tension continue, commandée pour engendrer des créneaux de tension continue, un circuit de commutation, agencé pour sélectivement relier une paire d'électrodes dites actives à la source de tension, lesdites électrodes actives constituant une anode et une cathode, et pour connecter au moins une autre électrode passive en haute impédance servant à mesurer le potentiel atteint par le corps, et un circuit de mesure agencé pour relever des données représentatives du courant dans les électrodes actives et des potentiels sur au moins certaines électrodes connectées en haute impédance en réponse à l'application des créneaux, lesdites données permettant de déterminer une valeur de la conductance électrochimique de la peau, le procédé comprenant au moins une étape de mesure au cours de laquelle la source de tension continue ajustable applique à l'anode une série desdits créneaux de tension continue, et au cours de laquelle le circuit de mesure relève lesdites données, le procédé comprenant en outre une étape préalable à l'étape de mesure, au cours de laquelle une électrode qui est connectée en haute impédance au cours de l'étape de mesure est régénérée en étant connectée à la source de tension en tant que cathode.

Description

PROCEDE D'ANALYSE PHYSIOLOGIQUE DE FIABILITE ACCRUE
DOMAINE DE L'INVENTION
L'invention concerne de manière générale le domaine de l'électrochimie, et plus particulièrement le domaine de l'analyse électrophysiologique du corps humain, en vue par exemple de détecter des pathologies.
L'invention est notamment applicable à l'évaluation de la fonction sudorale du corps humain.
ART ANTERIEUR La Demanderesse a déjà proposé dans le brevet FR 2 912 893 un système d'analyse électrophysiologique comprenant une série d'électrodes destinées à être positionnées en différentes régions du corps d'un patient, une source de tension continue, adaptée pour générer des créneaux de tension continue ajustable, et un circuit de commutation, agencé pour sélectivement relier une paire d'électrodes dites actives à la source de tension, lesdites électrodes actives constituant une anode et une cathode, et pour connecter au moins une autre électrode en haute impédance.
La tension appliquée par la source de tension sur les électrodes permet de générer dans la couche externe de la peau un courant électrophysiologique dont l'étude de certaines caractéristiques peut indiquer certaines pathologies.
Ainsi par exemple, une faible pente de la courbe tension-courant peut être un indice, chez un patient diabétique, d'une neuropathie diabétique, comme décrit dans le document « Gin H, et al. Non-invasive and quantitative assessment of sudomotor function for peripheral diabetic neuropathy évaluation. Diabètes Metab (2011 ), doi:10.1016/j.diabet.2011.05.003 ».
Pour permettre une bonne interprétation des mesures acquises grâce à ce système, il faut s'assurer de la qualité et de la pertinence de cette mesure. Il faut donc, d'une part s'assurer que le modèle utilisé pour lier les mesures au comportement effectif du corps est fiable et pertinent. D'autre part, il faut réaliser les mesures les plus précises possibles, en limitant au maximum les incertitudes et les biais liés au système de mesure. inoxidable, utilisée comme anode ou cathode, dans des solutions mimant la sueur, qui est représenté en figure 1.
De façon connue en soi, on assiste, respectivement à l'anode et à la cathode, à des réactions d'oxydation et de réduction liées à l'application d'un potentiel sur ces électrodes.
Coté anode, les chlorures participent à l'oxydation de l'anode, et un mur se forme au-delà d'un certain seuil en tension.
Coté cathode, on assiste à une réduction d'éventuels oxydes et à la réduction de l'eau présente dans la sueur, occasionnant un dégagement de hydrogène. La cathode est alors réduite, ce qui conduit également à la formation d'un mur en deçà d'un seuil en tension.
La position de ces murs d'oxydation et de réduction sur le voltammogramme dépend de l'électrode (composition, taux d'utilisation) ainsi que des concentrations en électrolytes occasionnant les réactions d'oxydo-réduction.
Le voltammogramme représente ainsi le comportement intrinsèque de l'électrode, c'est-à-dire le courant maximum qu'elle peut transmettre pour un potentiel donné, et qui est gouverné par le transfert de charge entre l'électrode et l'électrolyte.
On comprend que l'oxydation de l'anode implique la création progressive d'une surtension qui biaise les mesures.
Il est donc nécessaire d'obtenir des mesures plus précises que celles obtenues jusqu'ici avec le système décrit ci-avant, en particulier en corrigeant les biais de mesure liés aux électrodes. RESUME DE L'INVENTION
Un des buts de l'invention est de pallier aux problèmes évoqués ci-avant en proposant un procédé d'analyse électrophysiologique au cours duquel les mesures acquises sont plus fiables et pertinentes que dans l'art antérieur. En particulier, l'invention a pour but de corriger les biais pouvant survenir au cours de la mesure.
Un autre but de l'invention est de proposer un modèle précis des phénomènes électrochimiques occasionnés lors de l'application d'un potentiel par des électrodes, afin de rendre l'interprétation des mesures plus fiable. A cet effet, l'invention propose un procédé d'analyse électrophysiologique mis en oeuvre dans un système comprenant :
une série d'électrodes, destinées à être placées en différentes régions du corps humain,
une source de tension continue, commandée pour engendrer des créneaux de tension continue,
un circuit de commutation, agencé pour sélectivement relier une paire d'électrodes dites actives à la source de tension, lesdites électrodes actives constituant une anode et une cathode, et pour connecter au moins une autre électrode passive en haute impédance servant à mesurer le potentiel atteint par le corps, et
un circuit de mesure agencé pour relever des données représentatives du courant dans les électrodes activés et des potentiels sur au moins certaines électrodes connectées en haute impédance en réponse à l'application des créneaux, lesdites données permettant de déterminer une valeur de la conductance électrochimique de la peau,
le procédé comprenant au moins une étape de mesure au cours de laquelle la source de tension continue ajustable applique à l'anode une série desdits créneaux de tension continue, et au cours de laquelle le circuit de mesure relève lesdites données,
le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape préalable à l'étape de mesure, au cours de laquelle une électrode qui est connectée en haute impédance au cours de l'étape de mesure est régénérée en étant connectée à la source de tension en tant que cathode.
Avantageusement, mais facultativement, le procédé selon l'invention comprend en outre au moins l'une des caractéristiques suivantes :
- au cours de l'étape de régénération, la cathode est soumise à un potentiel continu compris entre -1 et -4 V, préférablement entre -3 et -3.5 V, la source de tension délivre un créneau de tension d'une durée comprise entre 5 secondes et une minute, préférablement entre 10 et 30 secondes, ou elle délivre des créneaux de tension identique ou variable d'un créneau à l'autre, la durée cumulée des créneaux étant alors comprise entre 5 secondes et une minute, préférablement entre 10 et 30 secondes. - au cours d'une étape de régénération, le circuit de mesure relève les données représentatives du courant dans les électrodes actives, de leurs potentiels, et des potentiels sur au moins certaines électrodes connectées en haute impédance.
- Le procédé peut comprendre une étape de régénération supplémentaire, préalable à l'étape de mesure, au cours de laquelle une autre électrode connectée en haute impédance au cours de l'étape de mesure est régénérée en étant connectée à la source de tension en tant que cathode. Le procédé peut alors comprendre une étape de calcul de la moyenne des potentiels des électrodes régénérées connectées en haute impédance.
- les créneaux de tension appliqués lors de l'étape de mesure ont une durée supérieure ou égale à 0,2 seconde.
- la tension continue appliquée à l'anode est inférieure à 10V, et préférablement comprise entre 0V et 4V.
- la source de tension délivre, au cours de l'étape de mesure, des créneaux de tensions variables d'un créneau à l'autre.
- chaque électrode est positionnée sur une zone parmi le groupe suivant : main droite, main gauche, pied droit, pied gauche, côté droit du front, côté gauche du front.
- au cours du procédé, on calcule localement la conductance électrochimique de la peau au niveau de l'anode et de la cathode à partir des données relevées respectivement à l'anode et à la cathode.
- la conductance électrochimique de la peau déterminée à l'anode ou à la cathode est la pente de la courbe mesurée dans un graphe courant-tension pour des tensions appliquées à l'anode inférieure à 2 V, indépendamment de toute surtension.
- le procédé peut en outre comprendre une étape intermédiaire, entre l'étape de régénération et l'étape de mesure, au cours de laquelle on mesure une différence de tension entre une électrode non régénérée connectée en haute impédance, et une électrode régénérée connectée en haute impédance, ladite différence permettant de déterminer une valeur de surtension à l'électrode non régénérée, et, au cours de l'étape de mesure, on connecte en tant qu'anode l'électrode non régénérée dont on a mesuré la surtension. Le procédé peut alors comprendre une étape de détermination, à partir de la surtension de l'électrode haute impédance non régénérée, d'une correction à appliquer aux valeurs mesurées au cours de l'étape de mesure. Dans ce cas, l'électrode régénérée connectée en haute impédance au cours de l'étape intermédiaire a préalablement été connectée en tant que cathode, et le procédé comprend une étape dans laquelle on retranche du potentiel mesuré à l'anode au cours de l'étape de mesure la surtension déterminée au cours de l'étape intermédiaire.
- Le procédé comprend une étape de régénération supplémentaire, entre l'étape de régénération et l'étape de mesure, au cours de laquelle l'anode et la cathode sont respectivement les mêmes que celles de l'étape de mesure. La conductance de la peau au niveau de la cathode est alors obtenue en divisant le courant mesuré à la cathode par la différence de potentiel entre la cathode et une électrode régénérée connectée en haute impédance. Le cas échéant, on estime une surtension à l'anode par la valeur du potentiel à l'anode extrapolé quand le courant s'annule, et on obtient la conductance de la peau au niveau de l'anode en divisant le courant mesuré à l'anode par la différence entre le potentiel de l'anode retranché de ladite surtension et le potentiel d'une électrode régénérée connectée en haute impédance.
- la durée cumulée des créneaux de tension appliqués lors de l'étape de mesure est comprise entre 5 secondes et une minute, préférablement entre 10 et 30 secondes,
- la durée cumulée des créneaux de tension appliqués lors de l'étape de mesure étant supérieure ou égale à la durée du créneau appliqué lors d'une étape de régénération.
- Au cours du procédé, on estime une surtension à l'anode par la valeur du potentiel à l'anode extrapolé quand le courant s'annule, et on obtient la conductance de la peau au niveau de l'anode en divisant le courant mesuré à l'anode par la différence entre le potentiel de l'anode retranché de ladite surtension et le potentiel d'une électrode régénérée connectée en haute impédance.
- Le procédé comprend au moins une étape de régénération supplémentaire, préalable à l'étape de mesure, au cours de laquelle l'électrode utilisée en tant qu'anode au cours de l'étape de mesure est régénérée en étant connectée à la source de tension en tant que cathode, le procédé pouvant alors comprendre un cycle d'étapes de régénération d'électrodes et d'étapes de mesure, dans lequel, pour chaque étape de mesure, l'anode et au moins une électrode connectée en haute impédance ont été préalablement régénérées au cours d'au moins deux étapes de régénération ou de mesure. Dans ce cas, la cathode utilisée au cours d'une étape de mesure est commutée comme anode au cours d'une étape de mesure subséquente. Si le procédé est mis en oeuvre dans un système comprenant quatre électrodes, pour chaque étape de mesure, l'anode et les deux électrodes connectées en haute impédance ont été préalablement régénérées au cours d'étapes de régénération ou de mesure.
- Au cours du procédé, on mesure une conductance de la peau à l'anode en divisant le courant mesuré à l'anode par la différence de potentiel entre l'anode retranché de la surtension et une électrode régénérée connectée en haute impédance, et dans lequel la conductance électrochimique de la peau ainsi obtenue correspond à la conductance électrique des parois des glandes sudoripares eccrines en contact avec les électrodes actives.
L'invention concerne également un procédé de modélisation de la conductance électrique des parois de glandes sudoripares eccrines, comprenant la mise en œuvre du procédé selon l'invention avec des électrodes disposées dans la région des glandes eccrines en question.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, au regard des figures annexées, données à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquelles :
La figure 1, déjà décrite, représente schématiquement le voltammogramme d'une électrode servant d'anode et de cathode dans le procédé selon l'invention.
La figure 2 est une représentation simplifiée de la peau humaine.
- La figure 3 représente schématiquement une glande sudorale eccrine.
- Les figures 4a et 4b illustrent la modélisation de la réponse courant- tension de la peau humaine. La figure 5 représente un système d'analyse utilisé dans le procédé selon l'invention.
- La figure 6 représente le biais de mesure entre le courant physiologique et le courant effectivement mesuré à l'anode.
- La figure 7 représente un exemple de courbes courant-tension mesurées à l'anode et à la cathode selon une variante du procédé.
DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION PREFERE Modélisation du comportement éiectrochimique de la peau à basses tensions
On a conçu un modèle amélioré du comportement électrochimique de la peau soumise à un potentiel électrique. Les principaux éléments de la peau considérés dans le modèle sont décrits en référence à la figure 2.
Aux basses tensions utilisées dans le procédé selon l'invention, c'est-à-dire inférieures à 10V, la couche la plus externe de la peau P, le stratum corneum SC, est électriquement isolant. Cette couche, comprise dans l'épiderme EP, est constituée d'une matrice de lipides et de cornéocytes, c'est-à-dire de cellules mortes. Elle est traversée par des follicules pileux FP et par les follicules des glandes sudorales FGS, comme schématisé en figure 2. Alors, seuls les follicules des glandes sudorales FGS sont électriquement conducteurs.
On rappelle que deux types de glandes sudorales sont impliqués par les mesures électrochimiques. Les glandes appocrines GA sont localisées dans des zones pileuses telles que le creux axillaire, le pubis ou la poitrine, et possèdent un canal sécréteur qui débouche dans un follicule pileux. Ces glandes sont localisées dans des zones non concernées par les mesures et ne seront donc pas considérées dans la suite.
Les glandes eccrines GE, quant à elles, sont les plus nombreuses et sont présentes quasiment sur toute la surface de la peau. On en trouve en abondance {en moyenne 500 / cm2) sur les paumes des mains, la plante des pieds et sur le front, là où sont réalisées les mesures. Ce modèle concerne particulièrement le comportement électrochimique des follicules des glandes eccrines.
Loi de conservation générale Considérons un milieu continu : p est la densité ou la masse volumique,
U est la vitesse, dans un volume matériel
Figure imgf000010_0009
présentant une frontière
Figure imgf000010_0008
avec une normale extérieure n, le volume (dépendant du temps t) que nous allons étudier et suivre dans son mouvement. On note la coordonnée spatiale (i.e. la position)
Figure imgf000010_0007
Soit un champ vectoriel ou scalaire suffisamment régulier, une
Figure imgf000010_0006
équation de bilan pour la quantité peut être écrite sous la forme générale :
Figure imgf000010_0005
Figure imgf000010_0004
où est un terme de production/disparition (volumique), A est un flux d'échange (surfacique),
Figure imgf000010_0003
désigne le produit vectoriel usuel, et est la dérivée temporelle
Figure imgf000010_0002
partielle.
Et dans le cas présent d'un espace à une dimension (1 D), on obtient:
Figure imgf000010_0001
Les quantités physiques classiques conservées sont : la masse, la quantité de mouvement, et l'énergie. Cette dernière est de moindre intérêt ici car elle introduit des variables additionnelles dont au moins la température. Pour les deux autres, on a, en l'absence de forces visqueuses et de gradient de pression :
Figure imgf000010_0010
Où (F)est la résultante des forces volumiques extérieures.
Modèle de la glande
En référence à la figure 3, est illustré schématiquement un modèle d'une glande eccrine GE.
La glande eccrine GE est constituée de deux parties : la partie sécrétrice PS, où la sueur est filtrée (isotoniquement) du plasma sanguin, est un enroulement. La partie excrétrice PE, où certaines espèces peuvent se déplacer dans les deux sens au travers d'un canal ionique (absorption ou excrétion, selon leur gradient électrochimique), est un conduit presque droit qui mène à un pore P à la surface de la peau. Ces deux régions ont des longueurs du même ordre de grandeur, et l'enroulement est légèrement plus large que le conduit.
Le modèle géométrique consiste à dérouler l'enroulement et à le joindre au conduit pour former, comme dans le modèle de Chizmazdhev (voir à ce propos « Y. A. Chizmadzhev, A. V. Indenbom, P. L. Kuzmin, S. V. Galichenko, J. C.Weaver, and R. O. Potts, Electrical properties of skin at moderate voltages: Contribution of appendaqeal macropores, Biophys. J., vol. 74, pp. 843-856, 1998 »), un tube cylindrique.
Les principales variables sont les concentrations et vitesses des
Figure imgf000011_0004
Figure imgf000011_0005
principaux ions présents dans la sueur : Nous devons ajouter le
Figure imgf000011_0001
potentiel électrique à l'intérieur de la glande
Figure imgf000011_0002
Ils sont tous fonction de
Figure imgf000011_0006
où xest l'abscisse le long de l'axe normal à la surface de la peau et orienté vers l'intérieur du corps, et t le temps.
Les paramètres géométriques sont :
Figure imgf000011_0003
Deux courants sont en présence : un courant axial le long de l'axe de la glande, dû aux mouvements des ions le long de l'axe, et des courants transversaux dus aux charges qui traversent ou s'accumulent sur la paroi de la glande. Courant axial
La densité surfacique du courant axial, en fonction des principales variables, est par définition :
Figure imgf000012_0001
où Zf est la charge de l'ion i et F est la constante de Faraday (charge d'une mole). Le courant axial est ensuite donné par :
Figure imgf000012_0003
Par ailleurs, la loi d'Ohm stipule que le courant = (la conductance différence de potentiel), et la conductance = (la conductivité * la surface) / la longueur, ce qui donne :
Figure imgf000012_0004
On déduit le champ électrique E qui par définition est:
Figure imgf000012_0002
Courant transversal au travers de la paroi
Le courant transversal au travers de la paroi correspond aux charges qui traversent la paroi de la glande, appelé le courant de canal ionique. Il est lié aux ions Cl~ et Wa+qui passent au travers de la membrane épithéliale en utilisant leurs propres canaux ioniques spécifiques. L'approche du canal ionique est plus féconde qu'un simple modèle de conductance car elle prend également en compte le gradient chimique. La densité de courant pour un ion Î est donnée par :
Figure imgf000012_0006
Figure imgf000012_0005
Où iGfest la conductance par unité de surface;
Figure imgf000012_0008
le pourcentage (ou la probabilité) de canaux ouverts, dépendant des concentrations ioniques de chaque côté de la paroi, et généralement donné par une fonction de Boltzmann ;
Figure imgf000012_0007
est le potentiel à l'équilibre de l'ion selon la loi de Nernst (voir à ce propos « J. Cronin, Mathematics of Cell Electrophysioloqy. New York: Marcel Dekker, 1981 , vol. 63, Lecture Notes in Pure and Applied Mathematics."):
Figure imgf000013_0002
dans laquelle
Figure imgf000013_0013
est la constant des gaz parfaits et T est la température absolue.
Courant transversal capacitif
II correspond aux ions qui s'accumulent sur la paroi de la glande. Sa densité
(par unité de surface sur la paroi de la glande) s'écrit :
Figure imgf000013_0001
Pour une capacité électrique de la paroi. Toutefois ce courant n'est pas
Figure imgf000013_0004
évident à modéliser avec nos variables : et est transitoire (i.e. il disparaît dans
Figure imgf000013_0003
les états stationnaires). Pour ces deux raisons, il ne sera pas pris en compte ici, puisqu'on s'intéresse principalement aux solutions permanentes.
Conservation de la masse
Nous avons vu que la conservation de la masse s'écrit :
Figure imgf000013_0005
Il reste maintenant à préciser le terme source
Figure imgf000013_0012
qui représente, par unité de volume, la perte ou le gain dû au courant transversal au travers de la paroi.
Mais au préalable, on rappelle que pour un ion
Figure imgf000013_0011
, sa densité est liée à sa
Figure imgf000013_0007
concentration
Figure imgf000013_0008
par la relation simple :
Figure imgf000013_0006
où est la masse molaire « constante » de l'ion.
On trouve:
Figure imgf000013_0009
Finalement, avec la concentration, l'équation de conservation de la masse est donnée par :
Figure imgf000013_0010
Conservation de la quantité de mouvement
On a vu que la conservation de la quantité de mouvement s'écrit :
Figure imgf000014_0001
II reste maintenant à préciser le terme source
Figure imgf000014_0010
qui représente, par unité de volume, la résultante des forces extérieures présentes.
On considère que les ions sont des sphères rigides se déplaçant dans un fluide continu incompressible. On rappelle que quand des espèces chargées se déplacent, elles créent un champ électrique
Figure imgf000014_0003
(déjà mentionné) et un champ magnétique
Figure imgf000014_0011
En supposant que l'agitation thermique et les interactions entre les espèces et avec la paroi sont négligeables, et que la loi de Stokes est applicable, les espèces sont soumises aux forces suivantes :
• Force de Lorentz:
Figure imgf000014_0002
Le second terme est rigoureusement nul dans notre modèle à une dimension car il est orthogonal à la vitesse.
• La traînée due à l'opposition de la sueur:
Figure imgf000014_0004
Où
Figure imgf000014_0013
est la vitesse constante de la sueur et est le coefficient de Stokes
Figure imgf000014_0012
donné par :
Figure imgf000014_0005
Avec μ la viscosité dynamique de la sueur (donc de l'eau) et je rayon
Figure imgf000014_0006
hydrodynamique de l'ion.
La force résultante est :
Figure imgf000014_0007
Et par unité de volume :
Figure imgf000014_0008
On en déduit finalement la loi de conservation de la quantité de mouvement :
Figure imgf000014_0009
Application d'une tension par une électrode
Quand une électrode est appliquée sur la peau, elle comble le tube de sorte que la sueur physiologique et ses composants sont bloqués : la vitesse est donc nulle (v = 0).
L'application d'un potentiel implique que seules les espèces qui réagiront ( à l'anode et
Figure imgf000015_0004
à la cathode) commencent à accélérer vers l'électrode par électromigration. Initialement et dans un état permanent, les autres espèces sont au repos. Pour conclure, seuls
Figure imgf000015_0005
sont concernés.
Simplifications : la Quantité de mouvement
A l'état stationnaire, l'équation de quantité de mouvement est réduite à :
Figure imgf000015_0001
On rappelle que le coefficient de Stokes (ou coefficient de friction) est donné par :
Figure imgf000015_0002
où est la viscosité dynamique de l'eau, et H est le rayon hydrodynamique (ou de Stokes) d'un ion chlorure ou d'un proton. Ce rayon est en fait déduit de la mobilité de l'ion dans l'électrolyte, définie par :
Figure imgf000015_0003
Qui a été tabulée, voir à ce propos "P. W. Atkins and J. D. Paula, Eléments of physical chemistry, Oxford University Press, 2005".
Afin d'obtenir certains ordres de grandeur des quantités
Figure imgf000015_0006
voici certaines applications numériques, d'abord avec le chlorure :
Figure imgf000015_0007
Figure imgf000016_0007
En sachant que pour l'unité Coulomb :
Figure imgf000016_0001
On obtient :
Figure imgf000016_0005
Si l'on prend
Comme
Figure imgf000016_0002
avec les ordres de grandeur suivants :
Figure imgf000016_0003
Figure imgf000016_0006
On trouve :
Figure imgf000016_0004
Ainsi, il apparaît clairement que le deuxième terme à droite
Figure imgf000017_0011
est absolument négligeable, ce qui mène à une distribution constante de la concentration le long de l'axe, égale à celle à l'interstisium. Ce simple résultat est remarquable et simplifie l'équation de la masse car le potentiel à l'équilibre
Figure imgf000017_0002
y sera rigoureusement nul.
Et pour le proton, ce qui donne:
Figure imgf000017_0001
Figure imgf000017_0003
Ainsi, avec le proton, il existe une discontinuité de contact à l'extrémité de l'enroulement.
Finalement, on déduit la vitesse, à partir du potentiel (voir section
Figure imgf000017_0006
prochaine), par la loi d'Ohm :
Figure imgf000017_0004
Avec la mobilité déjà définie (ratio de la vitesse de dérive de la particule sur le champ électrique appliqué) :
Figure imgf000017_0005
Simplification : la masse
Pour le proton, il n'existe pas de canal dédié, il s'agit d'un passe-partout. Ainsi
Figure imgf000017_0007
Pour les chlorures, on vient de voir que dans un état permanent, ce qui implique que le potentiel à l'équilibre (potentiel de Nernst)
Figure imgf000017_0009
est rigoureusement nul :
Figure imgf000017_0008
Dans tous les cas, à l'état stationnaire, la conservation de la masse est réduite à une équation différentielle ordinaire pour le potentiel :
Figure imgf000017_0010
Ainsi, on observe un découplage total entre les équations : d'abord, la conservation de la masse permet d'obtenir le potentiel, ensuite la conservation de la quantité de mouvement donne la concentration et la vitesse (section précédente). Dans la suite, on suppose que les conductances sont constantes, et que la dépendance par rapport au potentiel est assurée grâce à la probabilité d'ouverture d'un canal et/ou la fonction d'électroporation
Figure imgf000018_0005
Cas de probabilités constantes
Dans le cas de probabilités constantes P=1 , la précédente équation, différentielle ordinaire d'ordre 2, devient à coefficients constants, et a la solution générale classique :
Figure imgf000018_0001
où sont des constantes à déterminer, en fonction des conditions
Figure imgf000018_0002
aux frontières qui sont :
- Surface : application d'une tension
Figure imgf000018_0004
et continuité du courant axial entre SC et le conduit :
Figure imgf000018_0003
- Raccord entre le conduit excréteur et l'enroulement sécréteur : continuité du potentiel et du courant en
Figure imgf000018_0006
Intérieur (extrémité de la glande, frontière avec l'interstice) : condition de Neumann (continuité du courant qui est nul) en
Figure imgf000018_0007
Figure imgf000018_0008
Cette solution que nous pouvons construire de manière analytique est essentielle. C'est celle qui donne la conductance électrochimique de la peau telle que mesurée par le système d'analyse électrophysiologique utilisé dans la présente invention. En effet, la mesure est réalisée avant tout décollement de pente physiologique et donc pour une probabilité toujours constante.
Plus précisément, on prouve que la conductance mesurée vaut :
Figure imgf000018_0009
Cette simple relation est remarquable : la conductance électrochimique de la peau mesurée est la somme de la conductance "réelle totale" du conduit et de conductance "réelle totale" de l'enroulement. En outre, elle ne dépend ni de l'épaisseur du stratum corneum h, ni de la conductivité de la sueur σ.
Prise en compte de l'ouverture du canal ionique et de l'électroporation
La probabilité d'ouverture d'un canal de chlorure est donnée par une loi de
Boltzmann :
Figure imgf000019_0001
Avec :
Figure imgf000019_0007
On a représenté en figure 4a à titre d'exemple la fonction de Boltzmann pour trois valeurs de z différentes.
On combine la loi de Boltzmann pour l'ouverture de canal avec un modèle d'électroporation similaire à celui de Chizmazdhev. Dans ce dernier, la conductance du conduit varie exponentiellement en fonction de la tension, c'est un modèle déduit de la réponse du stratum corneum à haute tension. L'électroporation est prise en compte ici grâce à une multiplication de la probabilité précédente par :
Figure imgf000019_0002
qui dépend d'un paramètre
Figure imgf000019_0006
à choisir, de l'ordre de 1. On a représenté à cet effet en figure 4b la fonction d'électroporation pour deux
Figure imgf000019_0005
différents.
Solution numérique
La prise en compte de l'ouverture des canaux et de l'électroporation amène à définir la fonction non-linéaire Ρ
Figure imgf000019_0004
Ceci mène à résoudre l'équation non linéaire différentielle ordinaire (EDO) :
Figure imgf000019_0003
sujette aux mêmes conditions aux frontières que précédemment (voir la section « Probabilités constantes »).
Donc, cette EDO doit satisfaire les mêmes conditions aux frontières à plus d'une valeur : une à la surface, l'autre à l'extrémité de la glande. Le problème qui en résulte n'est plus l'intégration classique d'une EDO ou problème aux valeurs initiales de Cauchy, mais est appelé un problème aux limites en deux points
La solution adoptée est une méthode de tir. L'intégration de l'EDO par l'algorithme de deuxième ordre de Stoermer procède depuis la surface jusqu'à l'extrémité de la glande, et on essaie de faire correspondre la condition aux limites de courant nul à la fin de l'intégration. Le point clé ici est cette correspondance délicate. Elle est mise en œuvre en utilisant la méthode globalement convergente de Newton-Raphson.
Application numérique
En référence aux figures 4a et 4b sont représentées des courbes courant- tension pour une glande obtenues selon le modèle.
Les principaux paramètres qui régulent la réponse électrique de la glande eccrine sont les conductances (surfaciques) de la partie sécrétrice et de la partie excrétrice. On considère des valeurs typiques correspondant aux cas suivants : patient normal, patient atteint de mucoviscidose, patient atteint de diabète. Les ordres de grandeurs des conductances sont donnés en pS/cm2.
Figure imgf000020_0001
Concernant la géométrie de la glande, les parties excrétrice et sécrétrice ont quasiment le même diamètre et la même longueur, ici en cm :
Figure imgf000020_0002
On considère encore les paramètres suivants :
Figure imgf000021_0001
On obtient, en figure 4a, la modélisation des courbes courants-tension pour différents types de patients (sain, diabétique, « pré-diabétique », atteint de mucoviscidose), et prenant en compte les probabilités d'ouverture des canaux. En figure 4b, cette modélisation est réalisée pour un patient sain, en prenant ou non en compte l'électroporation.
On constate finalement que la caractéristique courant-tension en régime permanent de la peau humaine présente initialement une partie linéaire avant un décollement de la pente (ou une déviation de linéarité) qui provient de la dépendance non linéaire de la conductance surfacique de la glande / tube par rapport à la tension due à l'ouverture des canaux et/ou à l'électroporation. Procédé d'analyse électrophysiologique
Le modèle exposé ci-avant indique que la mesure de la conductance de la peau permet de connaître rigoureusement la conductance des parois des glandes eccrines, c'est-à-dire la capacité de la glande à sécréter des ions. Ainsi, quand on applique un potentiel sur ces glandes on évalue exactement la fonction sudorale qui est impactée dans certaines maladies telles que le diabète ou la mucoviscidose.
On met à profit ce résultat dans le procédé selon l'invention, dans lequel on mesure la conductance électrochimique de la peau. Pour ce faire, on se munit d'un système d'analyse électrophysiologique 100 schématisé en figure 5. Ce système 100 comprend une pluralité d'électrodes 110, dont au moins deux électrodes pour les pieds (pied gauche, pied droit), deux électrodes pour les mains (main gauche, main droite), et deux électrodes pour le front (partie gauche du front, partie droite du front).
Alternativement, il ne comprend que quatre électrodes 110, pour les mains et les pieds.
Typiquement, avec un système à quatre électrodes tel que décrit ci-dessus, on effectue les mesure avec les paires d'électrodes suivantes (désignation abrégée entre parenthèses) :
Figure imgf000022_0001
Ces électrodes sont de préférence de grandes dimensions, i.e. leur surface est comprise entre 50 et 200 cm2, afin qu'elles recouvrent toute la surface de la zone analysée. Ces électrodes, une fois appliquées sur la peau, sont soumises à potentiel permettant l'établissement des phénomènes électrochimiques étudiés dans le modèle ci-avant.
Pour être mesurable par une électrode, le courant dû au transport d'ions de la sueur dans la glande doit être inférieur au courant que peut transmettre l'électrode et qui est dû au transfert d'électrons entre l'électrode et la sueur.
Cette condition est assurée ici par l'utilisation d'électrodes sensibles, constituées de matériaux tels que le nickel ou l'acier inoxydable, qui permettent de visualiser les phénomènes même à basses tensions (< 10 V).
Pour appliquer un potentiel à la peau, ces électrodes sont connectées à une source de tension continue ajustable 130, adaptée pour délivrer des créneaux de tension continue.
Le système comprend également un circuit de commutation 120. Ce circuit peut sélectivement connecter une ou plusieurs électrodes en haute impédance, et connecter une paire d'autres à la source de tension. Ces dernières sont des électrodes dites actives, car elles appliquent le potentiel sur la peau afin de réaliser les mesures. Le système comprend en outre un circuit de mesure 140, qui relève des données représentatives du courant et du potentiel dans les électrodes actives, et des potentiels sur au moins une électrode connectée en haute impédance. Ce circuit de mesure peut également comprendre ou être connecté à un processeur 150, adapté pour traiter les données, et le cas échéant les afficher sous forme de courbe sur un afficheur 151.
La mesure se fait successivement et indépendamment sur les mains et les pieds, en alternant gauche et droite. A chaque fois, deux électrodes sont actives : l'anode de potentiel
Figure imgf000023_0004
positif imposé et la cathode de potentiel
Figure imgf000023_0001
mesuré, le courant entre les deux est aussi mesuré.
En outre, au moins une autre électrode passive est reliée à la masse en haute impédance. De préférence, c'est le cas des deux électrodes passives, notées
Figure imgf000023_0005
(X=main ou pied, D=droite, G=gauche), de potentiels
Figure imgf000023_0002
mesurés, permettant de récupérer le potentiel atteint par le corps
Figure imgf000023_0003
Ainsi on mesure traditionnellement la conductance électrochimique de la peau à l'anode et à la cathode, en divisant le courant entre les électrodes par le potentiel respectivement à l'anode et à la cathode, retranché du potentiel d'une électrode haute impédance et éventuellement d'une correction d'électrode.
Dans le cas d'une pluralité d'électrodes connectées en haute impédance, on calcule le potentiel moyen pour déterminer la conductance électrochimique de la peau à l'anode et à la cathode.
Au cours de l'étape de mesure, la source de tension délivre à l'anode un ou plusieurs créneaux de tension, d'une durée supérieure ou égale à 0.2 seconde. De préférence, la durée cumulée de l'ensemble des créneaux est comprise entre 5 secondes et une minute, et préférablement comprise entre 10 et 30 secondes. Cette durée est suffisamment longue pour permettre l'établissement de phénomènes électrochimiques dans la peau.
Les créneaux ont un potentiel compris entre 1 et 4 V. La source de tension peut appliquer à l'anode plusieurs créneaux, de durée égale et de tension variable d'un créneau à l'autre, par exemple croissante ou décroissante entre 1 et 4 V.
Alternativement, elle peut simplement appliquer un unique créneau de tension comprise entre 1 et 4 V, de préférence entre 3 et 3.5 V. Comme décrit en préambule, l'oxydation de l'anode génère au niveau de celle-ci une surtension qui évolue de façon croissante en fonction du temps et du potentiel appliqué à l'anode. A la cathode en revanche, la réduction entraine une décroissance de la surtension jusqu'à annulation de celle-ci. Ces surtensions ont pour effet de fausser la mesure, comme visible sur la figure 6.
Dans cette figure, la courbe en trait plein représente le courant physiologique à mesurer, qui doit normalement passer par l'origine. La courbe en trait pointillé représente le courant effectivement mesuré, en fonction de la différence entre le potentiel à l'anode et le potentiel du corps, ce dernier étant mesuré par les électrodes reliées en haute impédance.
Le procédé selon l'invention permet de corriger cette mesure.
A cet effet, on utilise le principe de régénération des électrodes, consistant à connecter une électrode en tant que cathode afin de supprimer toute surtension.
Pour ce faire, le procédé selon l'invention présente au moins une étape additionnelle, préalable à l'étape de mesure, au cours de laquelle on régénère au moins une électrode, en l'utilisant en tant que cathode, avant de la connecter en haute impédance.
Au cours d'une telle étape de régénération, la cathode est soumise à un potentiel continu compris entre -1 et -4 V, et de préférence entre -3 et -3.5 V. Ce potentiel résulte de l'application à l'anode d'une tension continue, sous forme d'un créneau unique, ou de plusieurs créneaux de tensions variables ou non d'un créneau à l'autre.
De préférence, la durée totale de l'application de tension est supérieure au temps de régénération de la cathode, compris entre quelques secondes et quelques dizaines de secondes. Par exemple, elle peut être comprise entre 5 s et 1 minute, ou préférablement entre 10 et 30 secondes.
Le fait qu'une électrode haute impédance soit régénérée permet de garantir que le potentiel mesuré à cette électrode corresponde exactement au potentiel atteint par le corps à cette zone. Cela garantit que la différence de potentiel entre les électrodes actives et l'électrode régénérée permet de déterminer exactement le potentiel, et donc la conductance électrochimique de la peau au niveau des électrodes actives.
Le procédé peut en outre comprendre une étape de régénération supplémentaire d'une ou plusieurs autres électrodes qui sont connectées en haute impédance au cours de l'étape de mesure. Dans ce cas, on calcule la moyenne de leurs potentiels pour obtenir le potentiel atteint par le corps.
Bien entendu, il est possible d'utiliser une étape de régénération également en tant qu'étape de mesure. Dans ce cas le circuit de mesure relève les potentiels aux électrodes connectées en haute impédance, le potentiel à la cathode, et le courant entre l'anode et la cathode.
Enfin, le procédé peut exploiter les méthodes explicitées ci-après pour supprimer les biais dans l'étape de mesure. Méthode du cycle performant
Cette méthode consiste à réaliser un cycle d'étapes successives de régénération et de mesures exploitant le fait qu'une électrode utilisée en tant que cathode dans l'un ou l'autre type d'étape (mesure ou régénération) est régénérée. Ce cycle comprend donc :
- au moins une étape de régénération d'une électrode haute impédance, au cours de laquelle ladite électrode, connectée en haute impédance dans l'étape de mesure, est branchée en tant que cathode, une étape de régénération d'une anode, au cours de laquelle l'anode de l'étape de mesure est branchée en tant que cathode,
- et une étape de mesure.
De nombreux cycles peuvent être imaginés. On peut envisager un cycle au cours duquel la cathode utilisée au cours d'une étape de mesure est utilisée en tant qu'anode au cours d'une étape de mesure subséquente.
Alternativement, on crée un cycle au cours duquel on mesure la conductance électrochimique de la peau sur les mains et sur les pieds à partir du potentiel de l'anode (conductance liée aux ions chlorure) ; il faut donc réaliser au moins quatre mesures où l'anode se situe aux quatre sites différents : main droite, main gauche, pied droit, pied gauche.
Un cycle possible, dans lequel les deux électrodes connectées en haute impédance et l'anode sont toujours régénérées, est le suivant :
Figure imgf000025_0001
Figure imgf000026_0001
Au cours de ce cycle, les anodes sont toujours régénérées, et le « zéro » est assuré pour les deux électrodes connectées en haute impédance ; il en résulte que les circuits de mesure gauche et droite sont symétriques.
Bien entendu, la portée du procédé n'est pas limité à ce cycle, ni à l'utilisation de quatre électrodes seulement. Son principe est transposable aisément à d'autres cycles ou à un nombre plus important d'électrodes, par exemple six.
Méthode de la mesure de la conductance par la pente de la courbe
De retour à la figure 6, on constate que la conductance linéaire du courant physiologique n'est autre que la pente de la partie droite du courant mesuré.
On peut donc calculer la conductance linéaire du courant physiologique quand par détermination de la pente de la courbe quand de faibles tensions sont appliquées à l'anode, une fois que la surtension côté anode et cathode est stabilisée.
Une autre méthode d'exploitation de la pente de la courbe consiste à estimer la surtension à l'anode en extrapolant le potentiel quand le courant s'annule, puis à déterminer la conductance (linéaire ou pas) de la peau au niveau de l'anode en divisant le courant par la différence entre le potentiel de l'anode retranchée de cette surtension, et le potentiel d'une électrode régénérée connectée en haute impédance.
Mesure de la conductance par une correction d'électrode Outre la détermination précédente de la surtension à partir de la pente, la conductance peut être estimée aussi par une correction d'électrode.
En variante, le procédé selon l'invention peut comprendre une étape intermédiaire, au cours de laquelle une surtension est estimée par une différence de potentiel entre une électrode régénérée connectée en haute impédance, et une autre électrode, non régénérée, connectée en haute impédance. Pendant cette mesure, la source de tension continue délivre toujours à l'anode un ou plusieurs créneaux de tension de même tension et même durée que décrit précédemment. La différence de potentiel ainsi mesurée permet de déterminer la surtension quand cette électrode non régénérée servira d'anode au cours d'une étape de mesure ultérieure.
On obtient une estimation de la conductance électrochimique de la peau à l'anode en divisant le courant entre l'anode et la cathode par la différence entre le potentiel de l'anode corrigé (i.e. auquel on a retranché la surtension) et le potentiel de l'électrode régénérée connectée en haute impédance.
Méthode de duplication de la mesure
En variante, le procédé selon l'invention comprend une étape de régénération supplémentaire, comprise entre l'étape de régénération et l'étape de mesure, au cours de laquelle l'anode et la cathode sont respectivement les mêmes que dans l'étape de mesure.
Au cours de cette étape, la cathode est complètement régénérée, tandis que la surtension à l'anode croit pour atteindre l'offset final.
Par conséquent, comme visible sur la figure 7, au cours de l'étape de mesure subséquente, la courbe mesurée coté cathode, en traits pointillés, est confondue avec la courant physiologique, en trait plein. En revanche, à l'anode, la surtension est constante et égale à l'offset final η°, i.e. le courant mesuré en traits pointillés et le courant physiologique en traits pleins sont simplement décalés de l'offset. Ceci permet une évaluation précise de toute la courbe à l'anode et à la cathode : à la fois la partie de conductance linéaire, et la partie de décollement.
En effet, dans les plages de tensions pour lesquelles la conductance de la peau est linéaire, on peut estimer cette conductance à l'anode, comme à la cathode, en mesurant la pente de la courbe courant-tension. Par ailleurs, on peut également déterminer la conductance de la peau au niveau de la partie de décollement, à l'anode comme à la cathode.
A la cathode, il suffit de diviser le courant entre les électrodes par le potentiel à la cathode, retranché du potentiel d'une électrode haute impédance régénérée.
A l'anode, on divise le courant entre les électrodes par à la différence de potentiel entre l'anode et une électrode haute impédance régénérée, à laquelle on a retranché la surtension à l'anode.
Grâce à l'invention, l'homme du métier saura mettre en œuvre des procédés de mesure précis de la conductance électrochimique de la peau et pourra en déduire la présence chez un patient de dysfonctionnements ou de pathologies, tels que par exemple la mucoviscidose ou une neuropathie autonomique.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'analyse électrophysiologique mise en œuvre dans un système comprenant :
une série d'électrodes, destinées à être placées en différentes régions du corps humain,
une source de tension continue, commandée pour engendrer des créneaux de tension continue,
un circuit de commutation, agencé pour sélectivement relier une paire d'électrodes dites actives à la source de tension, lesdites électrodes actives constituant une anode et une cathode, et pour connecter au moins une autre électrode passive en haute impédance servant à mesurer le potentiel atteint par le corps, et
un circuit de mesure agencé pour relever des données représentatives du courant dans les électrodes actives et des potentiels sur au moins certaines électrodes connectées en haute impédance en réponse à l'application des créneaux, lesdites données permettant de déterminer une valeur de la conductance électrochimique de la peau,
le procédé comprenant au moins une étape de mesure au cours de laquelle la source de tension continue ajustable applique à l'anode une série desdits créneaux de tension continue, et au cours de laquelle le circuit de mesure relève lesdites données,
le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape préalable à l'étape de mesure, au cours de laquelle une électrode qui est connectée en haute impédance au cours de l'étape de mesure est régénérée en étant connectée à la source de tension en tant que cathode.
2. Procédé d'analyse électrophysiologique selon la revendication 1 , dans lequel, au cours de l'étape de régénération, la cathode est soumise à un potentiel continu compris entre -1 et -4 V, préférablement entre -3 et -3.5 V.
3. Procédé d'analyse électrophysiologique selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel, au cours de l'étape de régénération, la source de tension délivre un créneau de tension d'une durée comprise entre 5 secondes et une minute, préférablement entre 10 et 30 secondes.
4. Procédé d'analyse électrophysiologique selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel, au cours de l'étape de régénération, la source de tension délivre des créneaux de tension identique ou variable d'un créneau à l'autre.
5. Procédé d'analyse électrophysiologique selon la revendication 4, dans lequel la durée cumulée des créneaux est comprise entre 5 secondes et une minute, préférablement entre 10 et 30 secondes.
6. Procédé d'analyse électrophysiologique selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel, au cours d'une étape de régénération, le circuit de mesure relève les données représentatives du courant dans les électrodes actives, de leurs potentiels, et des potentiels sur au moins certaines électrodes connectées en haute impédance.
7. Procédé d'analyse électrophysiologique selon la revendication 1 , comprenant une étape de régénération supplémentaire, préalablement à l'étape de mesure, au cours de laquelle une autre électrode connectée en haute impédance au cours de l'étape de mesure est régénérée en étant connectée à la source de tension en tant que cathode.
8. Procédé d'analyse électrophysiologique selon la revendication 7, comprenant une étape de calcul de la moyenne des potentiels des électrodes régénérées connectées en haute impédance.
9. Procédé d'analyse électrophysiologique selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel les créneaux de tension appliqués lors de l'étape de mesure ont une durée supérieure ou égale à 0,2 seconde.
10. Procédé d'analyse électrophysiologique selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel la tension continue appliquée à l'anode est inférieure à 10V, et préférablement comprise entre 0V et 4V.
11. Procédé d'analyse électrophysiologique selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel la source de tension délivre, au cours de l'étape de mesure, des créneaux de tensions variables d'un créneau à l'autre.
12. Procédé d'analyse électrophysiologique selon l'une des revendications 1 à 11 , dans lequel chaque électrode est positionnée sur une zone parmi le groupe suivant : main droite, main gauche, pied droit, pied gauche, coté droit du front, côté gauche du front.
13. Procédé d'analyse électrophysiologique selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel on calcule localement la conductance électrochimique de la peau au niveau de l'anode et de la cathode à partir des données relevées respectivement à l'anode et à la cathode.
14. Procédé d'analyse électrophysiologique selon l'une des revendications 1 à 13, comprenant en outre une étape intermédiaire, entre l'étape de régénération et l'étape de mesure, au cours de laquelle on mesure une différence de tension entre une électrode non régénérée connectée en haute impédance, et une électrode régénérée connectée en haute impédance, ladite différence permettant de déterminer une valeur de surtension à l'électrode non régénérée, et dans lequel, au cours de l'étape de mesure, on connecte en tant qu'anode l'électrode non régénérée dont on a mesuré la surtension.
15. Procédé d'analyse électrophysiologique selon la revendication 14, comprenant une étape de détermination, à partir de la surtension de l'électrode haute impédance non régénérée, d'une correction à appliquer aux valeurs mesurées au cours de l'étape de mesure.
16. Procédé d'analyse électrophysiologique selon la revendication 15, dans lequel l'électrode régénérée connectée en haute impédance au cours de l'étape intermédiaire a été préalablement connectée en tant que cathode, et comprenant une étape dans laquelle on retranche du potentiel mesuré à l'anode au cours de l'étape de mesure la surtension déterminée au cours de l'étape intermédiaire.
17. Procédé d'analyse électrophysiologique selon l'une des revendications 1 à 13, comprenant une étape de régénération supplémentaire, entre l'étape de régénération et l'étape de mesure, au cours de laquelle l'anode et la cathode sont respectivement les mêmes que celles de l'étape de mesure.
18. Procédé d'analyse électrophysiologique selon les revendications 1 à 13 ou 17, dans lequel la conductance électrochimique de la peau déterminée à l'anode ou à la cathode est la pente de la courbe mesurée dans un graphe courant-tension pour des tensions appliquées à l'anode inférieure à 2 V, indépendamment de toute surtension.
19. Procédé d'analyse électrophysiologique selon la revendication 17, dans lequel la conductance de la peau au niveau de la cathode est obtenue en divisant le courant mesuré à la cathode par la différence de potentiel entre la cathode et une électrode régénérée connectée en haute impédance.
20. Procédé d'analyse électrophysiologique selon la revendication 17, dans lequel on estime une surtension à l'anode par la valeur du potentiel à l'anode extrapolé quand le courant s'annule , et on obtient la conductance de la peau au niveau de l'anode en divisant le courant mesuré à l'anode par la différence entre le potentiel de l'anode retranché de ladite surtension et le potentiel d'une électrode régénérée connectée en haute impédance.
21. Procédé d'analyse électrophysiologique selon l'une des revendications 1 à 13, dans lequel la durée cumulée des créneaux de tension appliqués lors de l'étape de mesure est comprise entre 5 secondes et une minute, préférablement entre 10 et 30 secondes.
22. Procédé d'analyse électrophysiologique selon la revendication 21 , dans lequel la durée cumulée des créneaux de tension appliqués lors de l'étape de mesure est supérieure ou égale à la durée du créneau appliqué lors d'une étape de régénération.
23. Procédé d'analyse électrophysiologique selon la revendication 22, dans lequel on estime une surtension à l'anode par la valeur du potentiel à l'anode extrapolé quand le courant s'annule, et on obtient la conductance de la peau au niveau de l'anode en divisant le courant mesuré à l'anode par la différence entre le potentiel de l'anode retranché de ladite surtension et le potentiel d'une électrode régénérée connectée en haute impédance.
24. Procédé d'analyse électrophysiologique selon la revendication 22, dans lequel les créneaux appliqués lors de l'étape de mesure sont de tension croissante ou décroissante d'un créneau à l'autre, et on détermine la conductance de la peau à l'anode par la mesure de la pente de la courbe courant-tension mesurée à l'anode pour des tensions inférieures à 2 V.
25. Procédé d'analyse électrophysiologique selon l'une des revendications 1 à 13, comprenant au moins une étape de régénération supplémentaire, préalable à l'étape de mesure, au cours de laquelle l'électrode utilisée en tant qu'anode au cours de l'étape de mesure est régénérée en étant connectée à la source de tension en tant que cathode.
26. Procédé d'analyse électrophysiologique selon la revendication 25, comprenant un cycle d'étapes de régénération d'électrodes et d'étapes de mesure, dans lequel, pour chaque étape de mesure, l'anode et au moins une électrode connectée en haute impédance ont été préalablement régénérées au cours d'au moins deux étapes de régénération ou de mesure.
27. Procédé d'analyse électrophysiologique selon la revendication 26, dans lequel la cathode utilisée au cours d'une étape de mesure est commutée comme anode au cours d'une étape de mesure subséquente.
28. Procédé d'analyse électrophysiologique selon la revendication 27, mis en œuvre dans un système comprenant quatre électrodes, et dans lequel pour chaque étape de mesure, l'anode et les deux électrodes connectées en haute impédance ont été préalablement régénérées au cours d'étapes de régénération ou de mesure.
29. Procédé d'analyse électrophysiologique selon l'une des revendications 1 à 28, dans lequel on mesure une conductance de la peau à l'anode en divisant le courant mesuré à l'anode par la différence de potentiel entre l'anode retranché de la surtension et une électrode régénérée connectée en haute impédance, et dans lequel la conductance électrochimique de la peau ainsi obtenue correspond à la conductance électrique des parois des glandes sudoripares eccrines en contact avec les électrodes actives.
30. Procédé de modélisation de la conductance électrique des parois de glandes sudoripares eccrines, comprenant la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 28 avec des électrodes disposées dans la région des glandes eccrines en question.
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EP12786976.6A EP2782500B1 (fr) 2011-11-21 2012-11-12 Procede d'analyse électrophysiologique de fiabilite accrue
US14/359,503 US9211080B2 (en) 2011-11-21 2012-11-12 Method for performing a physiological analysis with increased reliability
JP2014541617A JP5670607B2 (ja) 2011-11-21 2012-11-12 信頼性の増大した生理学的分析を行う方法

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023126220A1 (fr) 2021-12-31 2023-07-06 Withings Station de mesure avec mesure de l'activité sudorale
FR3131524A1 (fr) 2021-12-31 2023-07-07 Withings Station de mesure avec mesure d’électrocardiogramme
FR3131523A1 (fr) 2022-12-29 2023-07-07 Withings Station de mesure avec mesure d’électrocardiogramme
EP4382040A1 (fr) 2022-12-05 2024-06-12 Withings Procédé d'évaluation d'esc améliorée
EP4470458A1 (fr) 2023-05-30 2024-12-04 Withings Décharge d'électrode sur un dispositif de mesure

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3010298B1 (fr) * 2013-09-12 2015-09-04 Impeto Medical Procede d'analyse physiologique par stabilisation d'une surtension
US9636061B2 (en) 2015-03-09 2017-05-02 CoreSyte, Inc. System and method for measuring biological fluid biomarkers
US9883827B2 (en) 2015-03-09 2018-02-06 CoreSyte, Inc. System and method for measuring biological fluid biomarkers
US9645133B2 (en) 2015-03-09 2017-05-09 CoreSyte, Inc. Method for manufacturing a biological fluid sensor
US9579024B2 (en) 2015-03-09 2017-02-28 CoreSyte, Inc. System and method for measuring biological fluid biomarkers
US11389087B2 (en) 2015-03-09 2022-07-19 CoreSyte, Inc. Device for measuring biological fluids
US11883011B2 (en) 2015-03-09 2024-01-30 CoreSyte, Inc. Method for manufacturing a biological fluid sensor
US9622725B2 (en) 2015-03-09 2017-04-18 CoreSyte, Inc. Method for manufacturing a biological fluid sensor
US10561405B2 (en) * 2015-03-09 2020-02-18 CoreSyte, Inc. Method for manufacturing a biological fluid sensor
US11998319B2 (en) 2015-03-09 2024-06-04 CoreSyte, Inc. Device for measuring biological fluids
US10327676B2 (en) 2015-03-09 2019-06-25 CoreSyte, Inc. Device for measuring biological fluids
CN105997071A (zh) * 2016-05-10 2016-10-12 咸阳康荣信数字超声系统有限公司 基于汗液浓度的人体电导测试分析仪
CN106859606A (zh) * 2017-04-06 2017-06-20 浙江大学 基于人体电导的糖尿病风险评估仪
CN107016243A (zh) * 2017-04-06 2017-08-04 浙江大学 糖尿病风险评估方法
CN107432745B (zh) * 2017-06-27 2020-11-24 芯海科技（深圳）股份有限公司 一种人体阻抗测量中判断错误站姿的方法
US20210341412A1 (en) * 2018-08-23 2021-11-04 Mayo Foundation For Medical Education And Research Measuring neurochemical levels with multiple cyclic square wave voltammetry
US20230118172A1 (en) * 2020-03-02 2023-04-20 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Wearable Device, Perspiration Analysis Device, and Perspiration Analysis Method
EP4349245B1 (fr) 2022-10-07 2025-12-10 BIC Violex Single Member S.A. Instrument d'écriture pour mesurer la conductance de la peau d'un utilisateur et son procédé d'utilisation
CN118846381B (zh) * 2024-09-23 2025-02-25 江西华恒京兴医疗科技有限公司 电流刺激参数调控装置及电子设备

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2912893A1 (fr) * 2007-02-23 2008-08-29 Philippe Brunswick Systeme d'analyse electrophysiologique

Family Cites Families (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3449080A (en) 1964-10-29 1969-06-10 Johnson & Johnson Device for determining sodium or chloride concentration in body fluids
US3821949A (en) 1972-04-10 1974-07-02 Menninger Foundation Bio-feedback apparatus
US4365637A (en) 1979-07-05 1982-12-28 Dia-Med, Inc. Perspiration indicating alarm for diabetics
US4509531A (en) 1982-07-28 1985-04-09 Teledyne Industries, Inc. Personal physiological monitor
JPS62324A (ja) 1985-06-27 1987-01-06 本山　博 内臓−自律神経機能診断装置
US4690152A (en) 1985-10-23 1987-09-01 American Mediscan, Inc. Apparatus for epithelial tissue impedance measurements
JPH01288233A (ja) 1988-02-20 1989-11-20 Hiroshi Motoyama 生体情報測定装置
DE59007743D1 (de) 1989-01-27 1995-01-05 Medese Ag Biotelemetrie-verfahren zur übertragung von bioelektrischen potentialdifferenzen, und vorrichtung zur übertragung von ekg-signalen.
US5406956A (en) 1993-02-11 1995-04-18 Francis Luca Conte Method and apparatus for truth detection
DE4329898A1 (de) 1993-09-04 1995-04-06 Marcus Dr Besson Kabelloses medizinisches Diagnose- und Überwachungsgerät
ZA948393B (en) 1993-11-01 1995-06-26 Polartechnics Ltd Method and apparatus for tissue type recognition
US5947910A (en) 1994-01-14 1999-09-07 E-Z-Em, Inc. Extravasation detection technique
US6678552B2 (en) 1994-10-24 2004-01-13 Transscan Medical Ltd. Tissue characterization based on impedance images and on impedance measurements
US5771261A (en) 1995-09-13 1998-06-23 Anbar; Michael Telethermometric psychological evaluation by monitoring of changes in skin perfusion induced by the autonomic nervous system
US6990422B2 (en) 1996-03-27 2006-01-24 World Energy Labs (2), Inc. Method of analyzing the time-varying electrical response of a stimulated target substance
US6058325A (en) 1996-04-16 2000-05-02 Cardiotronics Method and apparatus for high current electrode, transthoracic and transmyocardial impedance estimation
US6517482B1 (en) 1996-04-23 2003-02-11 Dermal Therapy (Barbados) Inc. Method and apparatus for non-invasive determination of glucose in body fluids
US5782884A (en) 1996-11-05 1998-07-21 Sulzer Intermedics Inc. Rate responsive cardiac pacemaker with peak impedance detection for rate control
US5928155A (en) 1997-01-24 1999-07-27 Cardiox Corporation Cardiac output measurement with metabolizable analyte containing fluid
US6299583B1 (en) 1998-03-17 2001-10-09 Cardiox Corporation Monitoring total circulating blood volume and cardiac output
US6175752B1 (en) 1998-04-30 2001-01-16 Therasense, Inc. Analyte monitoring device and methods of use
AU5918399A (en) 1998-09-11 2000-04-03 Res Technologies Llc Measurement of electric and/or magnetic properties in organisms using induced currents
US6491647B1 (en) 1998-09-23 2002-12-10 Active Signal Technologies, Inc. Physiological sensing device
WO2000019894A1 (fr) 1998-10-08 2000-04-13 Polartechnics Limited Dispositif de reconnaissance de types de tissus
NO313534B1 (no) 1999-06-01 2002-10-21 Hanne Storm Apparat og fremgangsmåte for overvåkning og fremgangsmåte for styring av et varselsignal
US6512949B1 (en) 1999-07-12 2003-01-28 Medtronic, Inc. Implantable medical device for measuring time varying physiologic conditions especially edema and for responding thereto
JP3705574B2 (ja) 1999-09-30 2005-10-12 株式会社タニタ 生体電気インピーダンス測定装置
CA2843053C (fr) 2000-06-01 2015-08-25 Georgetown University Systemes et methodes de controle de la sante et de l'administration de medicaments par voie transdermique
HU222052B1 (hu) 2000-06-15 2003-04-28 Miklós Illyés Berendezésrendszer távirányításos orvosi vizsgálatokhoz
BRPI0414359A (pt) 2000-06-16 2006-11-14 Bodymedia Inc sistema para a monitoração e gerenciamento do peso corpóreo e demais condições psicológicas que abrangem um planejamento interativo e personalizado, intervenção e capacidade de formular relatórios
JP3792489B2 (ja) 2000-06-30 2006-07-05 株式会社タニタ 生体インピーダンス測定装置
US6871084B1 (en) 2000-07-03 2005-03-22 Srico, Inc. High-impedance optical electrode
WO2002012981A2 (fr) 2000-08-09 2002-02-14 Clinical Care Systems, Inc. Procede et systeme pour logiciel distribue d'analyse et de diagnostic dans un environnement intranet ou internet
JP2002112969A (ja) 2000-09-02 2002-04-16 Samsung Electronics Co Ltd 身体及び感情状態の認識装置及び方法
BR0210833A (pt) 2001-07-06 2004-06-22 Aspect Medical Systems Inc Sistema e método para a medição de impedância bioelétrica na presença de interferência
US6993384B2 (en) 2001-12-04 2006-01-31 Advanced Bionics Corporation Apparatus and method for determining the relative position and orientation of neurostimulation leads
US8085144B2 (en) 2002-07-02 2011-12-27 Mine Safety Appliances Company Equipment and method for identifying, monitoring and evaluating equipment, environmental and physiological conditions
JP5328074B2 (ja) 2002-10-31 2013-10-30 シー・アール・バード・インコーポレーテッド 改善された電気生理学的カテーテル
WO2004043247A1 (fr) 2002-11-12 2004-05-27 Medi.L.D Sarl Electrosomatogramme
DE202004021824U1 (de) 2003-08-15 2011-04-28 Animas Technologies Llc Mikroprozessoren und Vorrichtungen zur Überwachung von physiologischen Analyten
AR043163A1 (es) 2004-02-12 2005-07-20 Univ Buenos Aires Dispositivo electronico para discriminacion, identificacion y analisis de muestras liquidas, semi-solidas y solidas que contengan compuestos volatiles
WO2005092177A1 (fr) 2004-03-22 2005-10-06 Bodymedia, Inc. Dispositif non invasif de surveillance de la temperature
US20060127964A1 (en) 2004-07-30 2006-06-15 Russell Ford Microprocessors, devices, and methods for use in monitoring of physiological analytes
US7865236B2 (en) * 2004-10-20 2011-01-04 Nervonix, Inc. Active electrode, bio-impedance based, tissue discrimination system and methods of use
FR2887425A1 (fr) 2005-06-22 2006-12-29 Annick Nicole Lydie Tournefier Systeme d'analyse electrophysiologique
US7788045B2 (en) 2005-09-01 2010-08-31 Meditasks, Llc Systems and method for homeostatic blood states
US20070124176A1 (en) 2005-11-30 2007-05-31 Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware Computational and/or control systems and methods related to nutraceutical agent selection and dosing
US20100081941A1 (en) 2006-03-22 2010-04-01 Endothelix, Inc. Cardiovascular health station methods and apparatus
US7558622B2 (en) 2006-05-24 2009-07-07 Bao Tran Mesh network stroke monitoring appliance
US8764653B2 (en) 2007-08-22 2014-07-01 Bozena Kaminska Apparatus for signal detection, processing and communication
CA2782858A1 (fr) 2009-12-08 2011-06-16 Albert Maarek Systeme de dispositif medical
US8934954B2 (en) 2011-08-23 2015-01-13 Impeto Medical Assessment of sudomor function for peripheral diabetic neuropathy evaluation
US20130053673A1 (en) 2011-08-23 2013-02-28 Impeto Medical Cystic fibrosis diagnostic device and method

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2912893A1 (fr) * 2007-02-23 2008-08-29 Philippe Brunswick Systeme d'analyse electrophysiologique

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BRUNSWICK P ET AL: "Use of Ni electrodes chronoamperometry for improved diagnostics of diabetes and cardiac diseases", 2007 ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY : [EMBC '07] ; LYON, FRANCE, 22 - 26 AUGUST 2007 ; [IN CONJUNCTION WITH THE BIENNIAL CONFERENCE OF THE SOCIÉTÉ FRANÇAISE DE GÉNIE BIOLOGIQUE ET MÉDICAL (SFGB, 22 August 2007 (2007-08-22), pages 4544 - 4547, XP031337229, ISBN: 978-1-4244-0787-3 *
KAMEL KHALFALLAH ET AL: "Noninvasive Galvanic Skin Sensor for Early Diagnosis of Sudomotor Dysfunction: Application to Diabetes", IEEE SENSORS JOURNAL, IEEE SERVICE CENTER, NEW YORK, NY, US, vol. 12, no. 3, 30 December 2010 (2010-12-30), pages 456 - 463, XP011408126, ISSN: 1530-437X, DOI: 10.1109/JSEN.2010.2103308 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023126220A1 (fr) 2021-12-31 2023-07-06 Withings Station de mesure avec mesure de l'activité sudorale
FR3131524A1 (fr) 2021-12-31 2023-07-07 Withings Station de mesure avec mesure d’électrocardiogramme
FR3131521A1 (fr) 2021-12-31 2023-07-07 Withings Station de mesure avec mesure de l’activité sudorale
EP4248855A1 (fr) 2021-12-31 2023-09-27 Withings Station de mesure avec mesure d'electrocardiogramme
US12599327B2 (en) 2021-12-31 2026-04-14 Withings Measurement station with electrocardiogram measurement
EP4382040A1 (fr) 2022-12-05 2024-06-12 Withings Procédé d'évaluation d'esc améliorée
FR3131523A1 (fr) 2022-12-29 2023-07-07 Withings Station de mesure avec mesure d’électrocardiogramme
EP4470458A1 (fr) 2023-05-30 2024-12-04 Withings Décharge d'électrode sur un dispositif de mesure

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