CH619854A5

CH619854A5 -

Info

Publication number: CH619854A5
Application number: CH1047577A
Authority: CH
Inventors: Donna Lee Wolfe-Geddes
Original assignee: Wolfe Geddes Donna Lee
Priority date: 1976-08-26
Filing date: 1977-08-26
Publication date: 1980-10-31
Also published as: FR2362613A1; GB1584637A; DE2738605A1; JPS5916775B2; CA1082316A; JPS5341080A; FR2362613B1; US4120294A

Description

L'invention vise à fournir un dispositif du type en question, pouvant être porté au poignet, qui soit plus avantageux que les dispositifs connus de l'art antérieur, notamment quant à sa fiabilité, et/ou sa commodité d'utilisation et/ou sa facilité de fabrica-60 tion, etc.

Dans ce but, la présente invention propose un dispositif de contrôle de fréquence cardiaque, caractérisé en ce qu'il comprend un bracelet destiné à être porté sur le poignet d'une main et possédant des éléments d'électrode interne pouvant être engagés 65 directement avec ce poignet, des éléments de barrage isolant s'étendant sur ces éléments d'électrode interne afin de les isoler d'un contact avec une partie quelconque du corps de l'utilisateur à l'exception du poignet précité, des éléments d'électrode externe

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portés par ce bracelet et isolés électriquement des éléments d'électrode interne, ces éléments d'électrode externe étant destinés à être engagés sélectivement par les doigts de l'autre main de l'utilisateur, et des éléments de circuit connectés aux éléments d'électrodes interne et externe afin de traiter les signaux électriques qui en sont dérivés.

Un important aspect de l'invention réside dans la découverte du fait que les problèmes de la détection de différences d'un potentiel électrique de part et d'autre du cœur en tant qu'indication directe de l'activité cardiaque, d'une manière suffisamment aisée à utiliser par quelqu'un désirant vérifier la fréquence du rythme cardiaque au cours d'un programme d'exercices normal, ou désirant afficher et/ou transmettre son électrocardiogramme, peuvent être résolus en situant deux électrodes épidermiques sur un seul des poignets de l'utilisateur et en construisant le bracelet de telle sorte que l'une des deux électrodes reste en contact électrique avec la peau de ce poignet. L'autre électrode, qui est exposée sur la surface externe du bracelet (soit le ruban ou la bande proprement dite, soit une enveloppe supportée par celle-ci) reste inactive jusqu'au moment où l'utilisateur touche cette électrode avec l'autre main. Ce contact ferme le circuit avec l'électrode interne en contact avec le poignet et l'électrode externe en contact avec les doigts de l'autre main. Les signaux d'électrocardio-grammes électriques recueillis par les électrodes sont alors traités et affichés ou transmis en utilisant l'un quelconque des nombreux agencements et composants de circuits connus. Dans une forme utile, le bracelet comprend un boîtier qui contient tous les éléments de circuit (à l'exception des électrodes) et des moyens d'affichage numérique tel que des diodes émettrices de lumière pour présenter visuellement la fréquence cardiaque en battements par minute. D'une autre façon, il peut être désirable de produire et/ou transmettre un signal représentatif du conducteur I de l'électrocardiogramme à des fins telles que l'obtention d'un avis concernant les médicaments pris pour des rythmes cardiaques désordonnés; évaluer l'effet d'un traitement pour certaines maladies cardiaques, et/ou évaluer le fonctionnement d'un stimulateur cardiaque. Lorsqu'une transmission, par exemple par l'intermédiaire d'une ligne téléphonique, est utilisée, il est possible d'effectuer une évaluation médicale professionnelle en un emplacement éloigné, ce qui fait gagner du temps et augmente la facilité d'emploi.

Les détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés dans lesquels :

la fig. 1 est une vue en perspective d'un indicateur de fréquence cardiaque mettant en œuvre l'invention, cet indicateur étant illustré tel qu'il est utilisé pour afficher la fréquence du rythme cardiaque en battements par minute;

la fig. 2 est un schéma synoptique simplifié du dispositif de contrôle de la fréquence du rythme cardiaque;

la fig. 3 est une vue en élévation partielle, en partie en coupe, illustrant la construction des électrodes de l'indicateur de fréquence de rythme cardiaque;

la fig. 4 est une vue semblable à la fig. 3, mais illustrant une autre forme de réalisation de l'invention.

Aux fig. 1 à 3, la référence 10 désigne, d'une façon générale, un indicateur de fréquence de rythme cardiaque sous la forme d'un bracelet avec un ruban ou sangle 11 et un boîtier 12. Le ruban possède des couches interne et externe conductrices de l'électricité 13 et 14 séparées par une couche centrale électriquement isolante 15. Lorsque le bracelet est porté au poignet, de la manière illustrée d'une façon générale à la fig. 1, seule la couche interne conductrice 13 se trouve en contact avec le poignet. La couche externe 14 et le boîtier 12, qui peuvent se trouver en contact électrique mutuel, sont tous deux isolés électriquement de la couche interne 13 et du poignet 16 de l'utilisateur.

La couche interne conductrice 13 est une électrode d'un système d'électrodes bipolaires, dont l'autre est constituée par la couche externe 14. Comme représenté à la fig. 1, le ruban a une largeur suffisante pour que sa surface externe exposée puisse aisément venir en contact avec les doigts de l'autre main 17 de l'utilisateur, sans provoquer en même temps un contact direct entre ces doigts et le poignet 16. Dans l'illustration donnée, le ruban est représenté alors qu'il est serré doucement entre le pouce 17a et l'index 17b et, bien qu'un tel processus contribue à assurer un contact électrique efficace entre l'électrode interne et le poignet 16 ainsi qu'entre l'électrode externe et les doigts 17, il doit être entendu que d'autres doigts 17 peuvent être utilisés pour établir le contact avec la surface externe du ruban ou que, si on le désire, un seul doigt tel que l'index 17b peut être utilisé dans ce but. Un aspect important de l'invention est qu'elle force un utilisateur à tenir ses bras immobilisés pendant la mesure pour supprimer ainsi les phénomènes secondaires, tels qu'un mouvement musculaire, qui peuvent entraîner des erreurs.

Les circuits électriques pour l'indicateur de fréquence de rythme cardiaque peuvent être semblables à ceux décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3807388 ou dans les autres références mentionnées précédemment. Comme illustré schéma-tiquement à la fig. 2, des signaux électriques détectés par les électrodes 13 et 14 sont appliqués à un circuit détecteur comprenant un amplificateur 18 et transmis par l'intermédiaire d'un circuit de mise en forme 19 à une porte ET 20 à laquelle un signal dérivé d'un diviseur 21 et d'un oscillateur 22 est également appliqué. L'oscillateur peut être commandé par cristal afin de fonctionner à 16384 kHz et le circuit diviseur 22 peut fournir un signal de sortie à 0,5 Hz. Le signal de sortie du circuit diviseur 21 peut également, si on le désire, être appliqué à un décodeur de décimale code binaire en décimale, afin d'offrir une sortie pour l'affichage de secondes et, par l'intermédiaire d'un autre circuit diviseur, à d'autres décodeurs pour l'affichage des minutes et des heures, respectivement (non représenté), lorsque l'on désire que l'indicateur sur bracelet affiche le temps en même temps que la fréquence du rythme cardiaque. On se référera plus particulièrement au brevet N° 3807388 précité pour une telle variante.

Pour qu'une impulsion perdue ou gagnée à partir du diviseur 21 soit sans importance, la fréquence du signal fourni par le diviseur à la porte 20 devrait, par exemple, être 100 fois la fréquence du rythme cardiaque le plus rapide de 150 battements par minute par exemple, de telle sorte que la fréquence requise est d'environ 250 impulsions par seconde. Pour dériver un tel signal, le diviseur 21 peut être intercepté en un point approprié pour donner une sortie de 256 impulsions par seconde, ce signal étant fourni à la porte 20. La sortie de la porte 20 est appliquée à un compteur accumulateur 23, le nombre d'impulsions pour la fréquence de rythme cardiaque minimal de 30 impulsions par minute par exemple, déterminant la capacité du compteur 23.

Afin de réduire la possibilité que des périodes de rythme cardiaque erratiques occasionnelles soient affichées, il est préférable que la sortie du circuit de mise en forme 19 soit divisé en fréquence par un diviseur 24 avant d'être appliqué à la porte 20, afin d'établir une moyenne de la mesure sur plusieurs périodes du rythme cardiaque. Cela exige une augmentation correspondante de la capacité du compteur 23. Une autre sortie de la porte 20 est connectée à un circuit de remise à l'état initial 25 qui ramène le compteur 23 à l'état initial à la fin de chaque période de comptage. Le nombre d'impulsions comptées au cours de cette période de comptage varie inversement de la fréquence du rythme cardiaque et par conséquent un circuit de lecture approprié 26 peut être prévu pour fournir des signaux correspondant aux centaines, dizaines et unités de la fréquence du rythme cardiaque afin d'alimenter un groupement 27 de diodes émettrices de lumière. Lors de la fermeture du circuit de la manière illustrée à la fig. 1, les diodes émettrices de lumière affichent la fréquence du rythme cardiaque de l'utilisateur en battements par minute à travers une

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fenêtre 28. Il doit évidemment être entendu que d'autres moyens d'affichage, tels que des cristaux liquides, pourraient être utilisés.

Le procédé d'utilisation du dispositif est considéré comme évident d'après ce qui précède. L'utilisateur place simplement le dispositif à bracelet sur son poignet 16 avant de commencer un programme d'exercices, une activité sportive ou toute autre activité pour laquelle un contrôle de la fréquence du rythme cardiaque est désirable. En fixant le dispositif à son poignet 16, l'utilisateur situe préalablement l'électrode interne 13 en contact électrique direct avec un membre, c'est-à-dire une partie du corps d'un côté de l'axe électrique du cœur. La fermeture du circuit n'a toutefois pas lieu jusqu'à ce que l'utilisateur, lorsqu'il désire obtenir une indication numérique visuelle de sa fréquence de rythme cardiaque, touche l'électrode externe 14 du même bracelet avec un ou plusieurs doigts de son autre main. L'efficacité du contact électrique est améliorée par une légère pression, comme déjà décrit, et est encore améliorée par la transpiration produite à cause de l'activité physique impliquée.

La forme de réalisation illustrée à la fig. 4 est semblable à celle déjà décrite, à l'exception du fait que l'électrode externe prend la s forme d'un bouton-poussoir conducteur 29 porté par la partie de boîtier 12' du dispositif à bracelet. L'électrode interne 13' est semblable à l'électrode 13 décrite précédemment et une couche isolante 15' s'étend sur l'électrode 13' afin d'assurer que l'électrode interne ne vienne pas en contact avec ime partie quelconque io du corps de l'utilisateur, à l'exception du poignet 16. Outre qu'il sert de seconde électrode du système d'électrodes bipolaires, le bouton 29 peut être agencé de manière à actionner un commutateur lorsqu'il est enfoncé pour coupler la source de puissance aux circuits d'affichage, qui peuvent comprendre des diodes émettrices 15 de lumière, uniquement lorsque l'utilisateur désire obtenir une lecture.

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1 feuille dessins

Claims

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REVENDICATIONS

1. Dispositif de contrôle de fréquence cardiaque, caractérisé en ce qu'il comprend un bracelet destiné à être porté sur le poignet d'une main et possédant des éléments d'électrode interne pouvant être engagés directement avec ce poignet, des éléments de barrage isolant s'étendant sur ces éléments d'électrode interne afin de les isoler d'un contact avec une partie quelconque du corps de l'utilisateur à l'exception du poignet précité, des éléments d'électrode externe portés par ce bracelet et isolés électriquement des éléments d'électrode interne, ces éléments d'électrode externe étant destinés à être engagés sélectivement par les doigts de l'autre main de l'utilisateur, et des éléments de circuit connectés aux éléments d'électrodes interne et externe afin de traiter les signaux électriques qui en sont dérivés.
2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des éléments de circuit d'affichage répondant aux éléments de circuit de traitement des signaux électriques afin de produire un signal visuel représentant l'activité cardiaque.
3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments de circuit de traitement des signaux électriques mesurent la fréquence du rythme cardiaque et les éléments de circuit d'affichage produisent un signal visuel représentatif de la fréquence du rythme cardiaque.
4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le bracelet comprend un boîtier contenant les éléments de circuit de traitement des signaux électriques et d'affichage et présente une face permettant l'affichage visuel de la fréquence du rythme cardiaque.
5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les éléments d'électrode externe comprennent un bouton-poussoir conducteur d'électricité faisant saillie à partir du boîtier.
6. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments d'électrode externe comprennent une couche externe conductrice d'électricité du bracelet s'étendant sur une partie de la circonférence du bracelet.
7. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments de circuit d'affichage offrent un affichage numérique de la fréquence du rythme cardiaque en battements par minute.
8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les éléments de circuit d'affichage comprennent des diodes émet-trices de lumière.
9. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les éléments de circuit d'affichage comprennent des cristaux liquides.
10. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments de circuit de traitement des signaux électriques comprennent des éléments producteurs de signaux de base de temps afin de produire un signal représentatif de l'activité cardiaque.

De nombreux paramètres biologiques, en particulier électriques, sont mesurés par la différence de potentiel électrique entre des organes ou systèmes d'organes particuliers. Plus précisément, des électrocardiogrammes et d'autres paramètres électriques de l'activité cardiaque exigent que deux ou plus de deux électrodes ou dispositifs détecteurs soient situés de telle sorte qu'ils se trouvent de part et d'autre de l'axe électrique du cœur. L'agencement de base, connu sous le nom de conducteur I, consiste à serrer une électrode sur chaque poignet de manière à mesurer la différence de potentiel électrique de part et d'autre du cœur. Bien qu'un tel agencement soit parfaitement acceptable pour des examens cliniques, il n'est pas facile et peu pratique, sinon impossible, dans d'autres circonstances, par exemple au cours de programmes d'exercices de routine.

Un nombre croissant de personnes exécutent des programmes d'exercices de façon régulière ou intermittente. Il est en général admis que la fréquence cardiaque est le meilleur indicateur de la valeur d'un tel exercice pour le système cardio-vasculaire, c'est-s à-dire quand on a effectué un effort suffisant pour être utile et quand un trop grand effort devient dangereux. Ainsi, comme indiqué par L. R. Zohman dans «Exercise Your Weight to Fitness and Heart Health», 16-18 (CPC International, 1974), il est important qu'au cours d'un programme d'entraînement d'exercices io efficaces, il se produise une augmentation progressive de la fréquence cardiaque jusqu'à une valeur recherchée de 70 à 85% de la fréquence maximale pouvant être atteinte (suivant l'âge et l'état physique). Une période de 20 à 30 mn d'exercice au niveau recherché offrira alors un effet de conditionnement appréciable 15 sur le système cardio-vasculaire. Bien que les zones recherchées moyennes pour différents groupes d'âges soient aisément disponibles (pour un sujet masculin d'environ 40 ans, la valeur est par exemple 128 à 155 battements par minute), il est évident que la plupart des individus n'ont pas le moyen ou le désir de prendre 20 leur propre pouls à divers intervalles au cours de la période d'exercice pour déterminer si leur fréquence de battement cardiaque tombe dans la plage recherchée.

Les difficultés et les inconvénients s'attachant à la fixation d'électrodes bipolaires aux poignets ou en d'autres points espacés 25 sur des côtés opposés du cœur et les problèmes évidents pour effectuer les exercices avec de telles électrodes en place ont conduit à poursuivre le développement de dispositifs mécaniques destinés à détecter le pouls et à transformer ensuite la détection mécanique en un signal électrique pour le traitement et l'affichage. 30 Un brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3807388, par exemple, décrit un dispositif de contrôle de fréquence cardiaque sous la forme d'une montre-bracelet avec un transducteur monté dans le bracelet pour détecter les variations de pression (impulsions) et les transformer en des signaux électriques.

35 Indépendamment du fait que des différences existent quelquefois entre la fréquence du pouls et la fréquence du rythme cardiaque véritable, des problèmes importants résident dans l'établissement d'un transducteur pouvant être aisément situé pour un fonctionnement convenable et qui peut être en mesure de déceler 40 avec précision le pouls pour de nombreux utilisateurs différents. Par conséquent, malgré la disponibilité de la technologie et de l'équipement électrique pour le traitement et l'affichage sous forme numérique de la fréquence du pouls d'un patient, une fois que ce pouls a été détecté par un transducteur de pression appro-45 prié, les dispositifs sous forme de montres-bracelets ou toute autre forme portative aisée n'ont pas atteint une utilisation très répandue ou une disponibilité commerciale pratique.

Les brevets US Nos 3863626, 3802698, 3948250, 3856835 et 3717140 concernent également le domaine en question. On peut 50 également se référer à un article de V. Elings et consorts, «A Cardiotachometer which Calculâtes Rate Digitally», IEEE Transactions on Biomédical Engineering, 468-470 (novembre 1973), et un autre article, de Hartley, «Analogue-Display Rate Meter Build Around Digital Switching Elements», Medicai and Biological 55 Engineering, 107-108 (janvier 1976).