FR2685189A1

FR2685189A1 - Apparatus for measuring heart rate

Info

Publication number: FR2685189A1
Application number: FR9115973A
Authority: FR
Inventors: Baumann Jean-Pierre; Haldi Jacques
Original assignee: BAUMANN CEM SA
Current assignee: BAUMANN CEM SA
Priority date: 1991-12-19
Filing date: 1991-12-19
Publication date: 1993-06-25
Also published as: DE9216805U1; FR2685189B1; CH688609A5

Abstract

Apparatus for measuring heart rate, comprising at least one pair of measurement electrodes (12, 14) for detecting a cardiac signal, a means (34, 36) for processing the electrical signals picked up by the electrodes, and electrical conductors (26, 28) for electrically connecting the electrodes to the processing means, in which the electrodes and the processing means are mounted on a thin and flexible support (20, 22), the whole being coated in a flexible material (29) moulded over to form a band. Application to monitoring heart rate and to physiological study relating to heart rate.

Description

APPAREIL DE MESURE DE LA FREQUENCE CARDIAQUE
La présente invention concerne un appareil de niesure de la fréquence cardiaque. II s'utilise comme appare@ de surveillance du rythme cardiaque, lors d'un exercice sportif, ou en vue d'études physiologiques relatives à la fréquence cardiaque (médecine du travail, médecine du sport, réadaptation cardiaque,...)
Les apparells de mesure de la fréquence cardiaque comportent deux électrodes de mesure et, éventuellement, une électrode de référence reliées par des conducteurs électriques à un circuit de traitement Ces électrodes sont disposees sur le corps du patient, généralement à hauteur du thorax.HEART RATE MEASURING APPARATUS
The present invention relates to a device for measuring the heart rate. It is used as a heart rate monitoring device @ during a sports exercise, or for physiological studies relating to the heart rate (occupational medicine, sports medicine, cardiac rehabilitation, ...)
The heart rate measuring devices have two measuring electrodes and, optionally, a reference electrode connected by electrical conductors to a treatment circuit. These electrodes are placed on the patient's body, generally at the level of the chest.

Les électrodes généralement utilisées dans le domaine médical sont de type jetable et sont destinées à être fixées individuellement sur le corps à l'aide d'un matériau adhésif. Pour assurer un contact électrique correct, Une solution ou un gel conducteur est interposé entre le corps et l'électrode. Ce type d'électrode est assez contraignant pour le patient. The electrodes generally used in the medical field are of the disposable type and are intended to be fixed individually to the body using an adhesive material. To ensure correct electrical contact, a conductive solution or gel is interposed between the body and the electrode. This type of electrode is quite restrictive for the patient.

On connaît également des appareils plus confortables qui se présentent sous la tonne d'un bandeau ou d'une ceinture sur lequel sont fixées les électrodes. Ce bandeau comporte une partie élastique qui pennet de maintenir les électrodes sur le corps du patient en assurant une ceriaine pression, et par conséquent un contact électrique satisfaisant. There are also known more comfortable devices which are in the form of a band or a belt on which the electrodes are fixed. This strip has an elastic part which allows the electrodes to be held on the patient's body while ensuring a certain pressure, and therefore satisfactory electrical contact.

Le d@cument WO 88/09146 décrit un appareil de ce second type. Le bandeau est muni sur une première face de deux électrodes, qui sont en contact électrique avec deux connecteurs disposés, en regard, sur l'autre face du bandeau. Des conducteurs électriques peuvent être raccordés à ces connecteurs pour transmettre les signaux captés par les électrodes à une unité de traitement, cette dernière pouvant par ailleurs être montée également sur le bandeau. The document WO 88/09146 describes an apparatus of this second type. The strip is provided on one side with two electrodes, which are in electrical contact with two connectors arranged, facing each other, on the other side of the strip. Electrical conductors can be connected to these connectors to transmit the signals picked up by the electrodes to a processing unit, the latter also being able to also be mounted on the strip.

L'invention vise à ameliorer ce type d'appareil de mesure de la fréquence cardiaque et, en particuller, à assurer une plus grande sécurité d'utilisation. IQe but est atteint par une construction conférant une plus grande étanchéité à l'appareil de mesure. The invention aims to improve this type of heart rate measuring device and, in particular, to ensure greater safety in use. IQe goal is achieved by a construction giving a greater seal to the measuring device.

Plus précisément, l'invention a pour objet un appareil de mesure de la fréquence cardiaque comprenant au moins un couple d'électrodes de rnesure pour détecter un signal cardiaque, un moyen de traitement des signaux électriques captés par les électrodes et des conducteurs électriques pour relier électriquement les électrodes au moyen de traitement, qui se caractérise en ce que les électrodes et le moyen de traitement sont montés sur un support mince et souple l'ensemble étant enrobé dans un matériau souple surmoulé formant un bandeau. More specifically, the subject of the invention is an apparatus for measuring the heart rate comprising at least a pair of measuring electrodes for detecting a cardiac signal, a means for processing the electrical signals picked up by the electrodes and electrical conductors for connecting electrically the electrodes by the treatment means, which is characterized in that the electrodes and the treatment means are mounted on a thin and flexible support, the whole being coated in a flexible overmolded material forming a strip.

Cette structure évite ila présence de connecteurs sur le bandeau, donc le risque dune corrosion ou d'un rr.auvais contact entre les électrodes et les conducteurs électriques. This structure avoids the presence of connectors on the strip, therefore the risk of corrosion or poor contact between the electrodes and the electrical conductors.

Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la clescription qui va suivre, donnée à titre illustratif rnais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels
- la figure t est une vue d'ensernble de 'appareil selon un rnode de réalisation de l'invention,
- la figure 2 est une vue de dessous du bandeau de l'apparell avant surmoulage,
- la figure 3 est une vue de côté du bandeau de l'appareil avant surmoulage, le boîtier surmoulé étant représenté en tiretés,
- la figure 4 représente schématiquement un mode de réalisation du moyen de traitement de l'appareil selon l'invention,
- la figure 5 représente une variante de réalisation du module d'exploitation du moyen de traitement de la figure 4,
La figure 1 illustre un mode de réalisation de l'appareil de mesure re de la fréquence cardiaque selon l'invention. Cet appareil se compose d'un bandeau 2 sur la face avant duquel est monté un boîtier 4 contenant un moyen de traitement et, à proximité de chacune des deux extrémités, un rivet 6 Ceux-ci servent à fixer une ceinture élastique 8 à longueur réglable par l'intermédiaire de deux étriers 10. Le bandeau peut ainsi être flxé aisément sur le thorax du patient Les électrodes cie l'appareil sont disposées sur la face arrière (non visible sur la figure 1) du bandeau.The characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the description which follows, given by way of non-limiting illustration, with reference to the appended drawings, in which
FIG. t is an overall view of the apparatus according to an embodiment of the invention,
FIG. 2 is a bottom view of the strip of the device before overmolding,
FIG. 3 is a side view of the strip of the device before overmolding, the overmolded box being shown in dashed lines,
FIG. 4 schematically represents an embodiment of the processing means of the apparatus according to the invention,
FIG. 5 represents an alternative embodiment of the operating module of the processing means of FIG. 4,
Figure 1 illustrates an embodiment of the re heart rate measuring device according to the invention. This device consists of a strip 2 on the front face of which is mounted a housing 4 containing a processing means and, near each of the two ends, a rivet 6 These serve to fix an elastic belt 8 with adjustable length by means of two stirrups 10. The band can thus be easily affixed to the patient's chest. The electrodes of the apparatus are arranged on the rear face (not visible in FIG. 1) of the band.

On remarque que le boîtier 4 présente sur sa face avait un moyen d'affichage 100, un émetteur infra-rouge 102 pour transférer à distance des données délivrées par le moyen de traitement, et deux boutons de commande 104, 106 pour commander le fonctionnement de l'appareil, par exemple pour activer un mode test afin de vérifier si les signaux captés par les électrodes ont une amplitude suffisante pour être traités convenablement ou pour définir des seuils d'alarmes de fréquence cardiaque. Note that the housing 4 on its face had a display means 100, an infrared transmitter 102 for remotely transferring data delivered by the processing means, and two control buttons 104, 106 for controlling the operation of the device, for example to activate a test mode in order to check whether the signals picked up by the electrodes have a sufficient amplitude to be processed properly or to set heart rate alarm thresholds.

La structure au bandeau apparaït clairement sur les figures 2 et 3 qui illustrent respectivement une vue de la face arrière et une vue de côté du bandeau, avant que le matériau d'enrobage ne soit surmoulé. The strip structure clearly appears in FIGS. 2 and 3 which respectively illustrate a view of the rear face and a side view of the strip, before the coating material is overmolded.

Dans le mode de réalisation représenté, l'appareil comporte 3 électrodes, soit deux électrodes 12, 14 pour la mesure d'une dérivation précordiale et une électrode de référence 16. Ces électrodes sont montées sur un support mince et souple, choisi de manière à présenter une bonne flexibilité, ainsi qu'une bonne résistance au déchirement et au pliage. Il peut être par exemple constitué d'une bande de mylard de quelques dixièmes de millimètre d'épaisseur. Le support est formé de deux bandes 18, 20 reliées à une plaquette 22, par exemple de type circuit imprimé, supportant le moyen de traitement. Cette liaison est réalisée de manière à assurer un contact électrique adéquat entre les électrodes et le circuit de traitement. Le support peut bien entendu être formé d'une seule bande recevant les électrodes et la plaquette 22. In the embodiment shown, the device has 3 electrodes, ie two electrodes 12, 14 for measuring a precordial bypass and a reference electrode 16. These electrodes are mounted on a thin and flexible support, chosen so as to have good flexibility, as well as good resistance to tearing and folding. It may for example consist of a strip of mylard a few tenths of a millimeter thick. The support is formed by two strips 18, 20 connected to a plate 22, for example of the printed circuit type, supporting the processing means. This connection is made so as to ensure adequate electrical contact between the electrodes and the treatment circuit. The support can of course be formed from a single strip receiving the electrodes and the plate 22.

Les électrodes 12, 14 et 16 sont des rondelles en caouchouc conducteur, par exemple du type NB 17 011-1 de la société Angst & Pfister. The electrodes 12, 14 and 16 are conductive rubber washers, for example of the NB 17 011-1 type from the company Angst & Pfister.

Elles présentent une résistivité d'environ 10 000 chm.cm. Des électrodes de type éponge imbibées d'eau salée à 0,9 % (solution isotonique) pourraient également être utilisées.They have a resistivity of around 10,000 chm.cm. Sponge-type electrodes soaked in 0.9% salt water (isotonic solution) could also be used.

Les électrodes sont reliées à des contacts électriques 24 de la plaquette 22 par des conducteurs électriques disposés sur le support 1:3. The electrodes are connected to electrical contacts 24 of the plate 22 by electrical conductors arranged on the support 1: 3.

20. Les conducteurs 26, 28 associés aux électrodes de mesure 12, 14 sont de préférence blindés pour éviter des perturbations dans les signaux électriques transmis au moyen de traitement. Cens ce cas, l'électrode cie référence 16 est simplement. reliée électriquement au blindage de l'un des conducteurs électriques.20. The conductors 26, 28 associated with the measurement electrodes 12, 14 are preferably shielded to avoid disturbances in the electrical signals transmitted to the processing means. In this case, the reference 16 electrode is simply. electrically connected to the shield of one of the electrical conductors.

De manière avantageuse. la face du support 18, 20 recevant les conducteurs électriques est adhésive de manière à assurer un maintien en position de ces conducteurs électriques. De plus ceux-ci sont disposés avantageusement de manière à présenter des ondulations, afin de ne pas induire de tensions, notamment aux niveaux des soudures, lorsque le bandeau est plié. Advantageously. the face of the support 18, 20 receiving the electrical conductors is adhesive so as to maintain these electrical conductors in position. In addition, these are advantageously arranged so as to have undulations, so as not to induce tensions, in particular at the welds, when the strip is folded.

II convient de noter que l'électrode de référence n'est pas absolument nécessaire, mais qu'elle permet de traiter plus facilement les signaux de mesure. Elle pourrait êFre remplacée, ou complétée, par un filtre supplémentaire dans le moyen de traitement. It should be noted that the reference electrode is not absolutely necessary, but that it makes it easier to process the measurement signals. It could be replaced, or supplemented, by an additional filter in the treatment means.

II faut encore noter que, en médecine, la mesure de cieux dérivations précordiales est de pratique courante. Dans ce cas, deux paires d'électrodes de mesure sont nécessaires et une électrode de référence est en outre généralement prévue. It should also be noted that, in medicine, the measurement of two precordial leads is common practice. In this case, two pairs of measuring electrodes are necessary and a reference electrode is also generally provided.

C)n a représenté en traits tiretés sur la figure 3 l'enrobage 23 qui est réalisé par surmoulage sur chaque face du bandeau. Ce surmoulage permet de rendre complètement étanche l'ensemble du bandeau. Les composants électroniques 30 (condensateur, circuit intégré) montés sur la plaquette 22 peuvent également être enrobés. Par contre, les composants que l'on désire pouvoir remplacer, tels que la pile, ne seront de préférence pas enrobés. L'ensemble des composants de la plaquette 22 est protégé par un boîtier 32 vissé sur cette plaquette. C) n has shown in dashed lines in FIG. 3 the coating 23 which is produced by overmolding on each face of the strip. This overmolding makes the entire strip completely watertight. The electronic components 30 (capacitor, integrated circuit) mounted on the wafer 22 can also be coated. On the other hand, the components which it is desired to be able to replace, such as the battery, will preferably not be coated. All of the components of the wafer 22 are protected by a housing 32 screwed onto this wafer.

L'enrobage est réalisé de préférence par surmoulage à lroid pour préserver les composants électroniques. Cet enrobage est constitué d'un matériau qui présente une bonne flexibilité et auquel la peau n'est pas allergique. A titre d'exemple, une résine silicone à deux composants telle que le produit RTV 585 de la société Rhône-Poulenc peut être utilisé Ce matériau présente l'avantage d'être fluide au moment du surmoulage, ce qui facilite cette opération; il présente également une dureté appropriée (30 shores environ), une bonne résistance au déchirement (4 MPa environ) et peut être facilement coloré. Enfin, il est d'un contact et d'un confort agréables pour l'utilisateur. The coating is preferably carried out by cold overmolding to preserve the electronic components. This coating is made of a material which has good flexibility and to which the skin is not allergic. For example, a two-component silicone resin such as the RTV 585 product from the company Rhône-Poulenc can be used. This material has the advantage of being fluid at the time of overmolding, which facilitates this operation; it also has an appropriate hardness (around 30 shores), good tear resistance (around 4 MPa) and can be easily colored. Finally, it provides pleasant contact and comfort for the user.

L'enrobage conférant au bandeau une étanchéité parfaite, il peut être entièrement lavé ce Iqui constitue un avantage important du point de vue hygiénique. Since the coating gives the strip a perfect seal, it can be completely washed, which constitutes an important advantage from the hygienic point of view.

Un mode de réalisation du moyen de traitement de l'appareil de mesure selon l'invention est représenté schématiquement sur la figure 4. II comporte un module de mise en forme 34 et un module d'exploitation 36. An embodiment of the processing means of the measuring device according to the invention is shown diagrammatically in FIG. 4. It comprises a shaping module 34 and an operating module 36.

Le module de mise en forme 34 comprend un amplificateur différentiel 38 ayant une entrée positive, une entrée négative et une entrée de référence pour recevoir les signaux de mesure et le signal de référence délivrés par les électrodes 12, 14 et 16, un filtre passe-bande 40 délivrant le signal d'électrocardiographie ECG et un moyen de calibrage 42 délivrant une impulsion calibrée pour chaque impulsion du signal précordiale. The shaping module 34 includes a differential amplifier 38 having a positive input, a negative input and a reference input for receiving the measurement signals and the reference signal supplied by the electrodes 12, 14 and 16, a pass filter. strip 40 delivering the ECG electrocardiography signal and a calibration means 42 delivering a calibrated pulse for each pulse of the precordial signal.

Le module d'exploitation 36 se compose d'un moyen de calcul 44 de type microprocesseur et mémoire, d'un moyen d'affichage 46 de type cellule à cristal liquide et d'un moyen sonore 48 de type piézo-électrique. The operating module 36 is composed of a calculation means 44 of the microprocessor and memory type, of a display means 46 of the liquid crystal cell type and of a sound means 48 of the piezoelectric type.

De manière classique, le moyen de calcul 44 reçoit on continu les signaux délivrés par le moyen de mise en l'orne 34, mesure l'intervalle de temps séparant les impulsions consécutives et affiche la fréquence cardiaque correspondante à l'aide du moyen d'affichage 46. Cette information peut également être transmise sous forme auditive par le moyen sonore 48. Le moyen de calcul est en outre avantageusement conçu pour commander l'émission d'un signal, visuel OU auditif, lorsque le signal ECG reçu du moyen de mise n en tonne présente une amplitude insuffisante pour suivre les pulsations cardiaques.Conventionally, the calculating means 44 continuously receives the signals delivered by the setting means 34, measures the time interval between the consecutive pulses and displays the corresponding heart rate using the means display 46. This information can also be transmitted in auditory form by the sound means 48. The calculation means is further advantageously designed to control the emission of a signal, visual OR auditory, when the ECG signal received from the setting means n in tonnes has insufficient amplitude to follow the heartbeat.

La figure 5 illustre un second mode de réalisation du moyen d'exploitation qui comporte des moyens de transmission pour communiquer à distance les données relatives au rythrne cardiaque lat pour recevoir des signaux de commande. La transmission peut être de type radiofréquence 53 et le moyen d'exploitation comporte alors un transmetteur radiofréquence 50 destine à communiquer avec un transmetteur radiofréquence 52 contenu par exemple dans une montre 54; elle peut également être de type infrarouge 57 et le moyen d'exploitation comporte alors un transmetteur infrarouge 56 destiné à communiquer avec un transmetteur infrarouge 58 commandé par un ordinateur 60. FIG. 5 illustrates a second embodiment of the operating means which comprises transmission means for remotely communicating the data relating to the lat heart rate to receive control signals. The transmission can be of the radiofrequency type 53 and the operating means then comprises a radiofrequency transmitter 50 intended to communicate with a radiofrequency transmitter 52 contained for example in a watch 54; it can also be of the infrared type 57 and the operating means then comprises an infrared transmitter 56 intended to communicate with an infrared transmitter 58 controlled by a computer 60.

La montre 54 constitue un moyen d'affichage et de commande particulièrement adaptée au sportif, alors que l'ordinateur 60 est utile au médecin pour stocker et analyser les données relatives à son patient De manière connue, ces moyens de commande externes peuvent permettre de définir des valeurs minimale et maximale de fréquence cardiaque, le moyen; de calcul délivrant un signal d'alarme, par exemple auditif, lorsque le signal de fréquence cardiaque mesuré présente une fréquence inférieurt. à cette fréquence minimsile ou supérieure à cette fréquence maximale. The watch 54 constitutes a display and control means particularly suitable for athletes, while the computer 60 is useful for the doctor to store and analyze the data relating to his patient. In known manner, these external control means can make it possible to define minimum and maximum heart rate values, the means; computation delivering an alarm signal, for example an auditory signal, when the measured heart rate signal has a lower frequency. at this minimum frequency or higher than this maximum frequency.

Le moyen d'exploitation comprend enfin un moyen de mémorisation 62 qui permet de mémoriser le signal reçu du moyen de mise en tonne 34 (par exemple, sous la forme des intervalles de temps séparant les impulsions successives reçues). Il est alors possible, contrairement aux appareils de mesure connus qui, quelles que soient les conditions de transmission, transmettent directement à distance claque impulsion reçue, de sauvegarder le .signal de fréquence cardiaque dans le moyen d'exploitation et de ne retransmettre ces données que sur demande, lorsque cela est nécessaire et lorsque les conditions de transmission sont suffisamment bourres. The operating means finally comprises a storage means 62 which makes it possible to store the signal received from the toning means 34 (for example, in the form of time intervals separating the successive pulses received). It is then possible, unlike the known measuring devices which, whatever the transmission conditions, transmit directly at a distance with each received pulse, to save the heart rate signal in the operating means and to retransmit this data only on request, when necessary and when the transmission conditions are sufficiently loose.

Claims

1. Heart rate measuring device comprising at least a pair of measuring electrodes (12, 14) for detecting a cardiac signal, means for processing (34, 36) of the electrical signals picked up by the electrodes and electrical conductors (26, 28) for electrically connecting the electrodes to the treatment means, characterized in that the electrodes and the treatment means are mounted on a thin and flexible support (20, 22), the whole being coated in a flexible material ( 29) overmolded forming a strip.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that it further comprises a reference electrode (16) connected to the processing means (34, 36) by an electrical conductor.

3. Apparatus according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the electrodes (t2, 14, 16) have the shape of washers of flexible conductive material.

4. Apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the electrical conductors (26, 28) connecting the measurement electrodes (1 2, 14) by means of treatment (34, 36) are shielded.

5. Apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the processing means (34, 36) comprises a printed circuit (22) fixed to the flexible support (18, 20), on which the components are mounted (30) of the processing means (34, 36).

6. Apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the processing means (34, 36) comprises a display means (46).

7. Apparatus according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it further comprises an independent display means (54, 60), means for transmitting electromagnetic signals (50, 52, 56, 58 ) being adapted to transmit signals from the processing means to the independent display means.

8. Apparatus according to claim 7, characterized eri that the independent display means (54, 60) comprises means for controlling the processing means (34t 36).

9. Apparatus according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the processing means (34, 36) comprises storage means (62) of the heartbeat.