FR2657004A1

FR2657004A1 - Manual and portable device for counting heartbeats

Info

Publication number: FR2657004A1
Application number: FR9000386A
Authority: FR
Inventors: Travert Marcel
Original assignee: TRAMETA ETS TRAVERT
Current assignee: TRAMETA ETS TRAVERT
Priority date: 1990-01-15
Filing date: 1990-01-15
Publication date: 1991-07-19

Abstract

The manual and portable device for counting heartbeats is in the form of a pen and comprises a photoelectric detector (4) which is intended to be placed on the end of a finger or on the lobe of the ear, and the output of which is connected to a circuit (6) for detection and shaping of impulses (I1) corresponding to the blood flow pulses. The circuit (6) is in turn connected to a measurement and display device (7) which is calibrated in number of beats per minute which can be read off on a display window (5).

Description

La présente invention concerne un compteur manuel et portatif de pulsations cardiaques. The present invention relates to a manual and portable heart rate counter.

On sait que de nombreux accidents d'origine cardiaque, pouvant même entraîner la mort, se produisent du fait de la pratique sans préparation d'un sport. We know that many accidents of cardiac origin, which can even lead to death, occur due to the practice without preparation of a sport.

La presse se fait ainsi l'écho de personnes décédées après avoir participé à une course ouverte à tous et en particulier à des personnes non préparées. De tels accidents se produisent du fait d'une trop grande élévation de la fréquence des pulsations du flux sanguin (on dit que le pouls bat trop vite), ce qui fatigue le coeur et peut provoquer une syncope éventuellement mortelle. The press thus echoes people who died after having participated in a race open to all and in particular to unprepared people. Such accidents occur due to too high a frequency of pulses in the blood stream (the pulse is said to beat too fast), which tires the heart and can cause life-threatening syncope.

Pour éviter de tels accidents, il y a lieu de mesurer ce pouls. La mesure du pouls peut être effectuée de manière simple, en plaçant le pouce sur l'artère radiale ou cubitale de la personne afin de détecter les pulsations de son flux artériel et en comptant le nombre de pulsations détectées en une minute. Il est toutefois difficile à une personne essoufflée d'effectuer seule une telle mesure. De plus cette mesure prend au moins une minute. To avoid such accidents, this pulse should be measured. The measurement of the pulse can be carried out in a simple way, by placing the thumb on the radial or ulnar artery of the person in order to detect the pulsations of his arterial flow and by counting the number of pulses detected in one minute. However, it is difficult for a person who is breathless to do this alone. In addition, this measurement takes at least a minute.

L'invention résout le problème indiqué ci-dessus en créant un compteur manuel et portatif de pulsations cardiaques pouvant être utilisé tant par des médecins et infirmiers que par la personne elle-même, l'opération de mesure ne prenant en outre que quelques secondes. The invention solves the problem indicated above by creating a manual and portable heart rate counter which can be used both by doctors and nurses and by the person himself, the measurement operation also taking only a few seconds.

Le principe de l'invention repose sur la constatation que la circulation sanguine détermine le degré de translucidité du corps humain. The principle of the invention is based on the observation that the blood circulation determines the degree of translucency of the human body.

Conformément à l'invention, le compteur manuel et portatif de pulsations cardiaques est caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier ou corps présentant la forme d'un stylo pouvant être facilement maintenu dans la poche à l'aide d'une agrafe, le boîtier ou corps contenant un capteur photoélectrique destiné à être, par exemple, posé sur le bout du doigt ou sur le lobe de l'oreille et dont la sortie est reliée à un circuit d'amplification et de mise en forme des impulsions li émises par le capteur photoélectrique et correspondant aux pulsations du flux sanguin, ce circuit formant des impulsions 12 et étant relié à un dispositif de mesure et d'affichage desdites impulsions qui est étalonné en nombre de pulsations cardiaques par minute et qui comprend une fenêtre de lecture visible à travers une ouverture prévue dans le boîtier ou corps. According to the invention, the manual and portable heart rate counter is characterized in that it comprises a housing or body having the shape of a pen which can be easily held in the pocket by means of a clip, the housing or body containing a photoelectric sensor intended to be, for example, placed on the fingertip or on the ear lobe and the output of which is connected to an amplification and shaping circuit of the pulses li emitted by the photoelectric sensor and corresponding to the pulsations of the blood flow, this circuit forming pulses 12 and being connected to a device for measuring and displaying said pulses which is calibrated in number of cardiac pulses per minute and which comprises a reading window visible at through an opening provided in the housing or body.

Conformément à une autre caractéristique de l'invention, un dispositif de suppression de la lumière ambiante est intégré au compteur ainsi qu'un éclairage infrarouge. Ceci permet au dispositif de l'invention de fonctionner depuis l'obscurité jusqu'à une lumière très vive. According to another characteristic of the invention, an ambient light suppression device is integrated into the meter as well as infrared lighting. This allows the device of the invention to operate from dark to very bright light.

Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Various other characteristics of the invention will also emerge from the detailed description which follows.

Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé. Embodiments of the object of the invention are shown, by way of nonlimiting examples, in the accompanying drawing.

Les fig. la et lb montrent deux vues générales externes du compteur manuel et portatif de pulsations cardiaques conforme à l'invention. Figs. la and lb show two general external views of the manual and portable heart rate counter according to the invention.

La fig. 2 est un schéma synoptique de la partie électrique du compteur de la fig. 1. Fig. 2 is a block diagram of the electrical part of the meter in FIG. 1.

Les fig. 3, 4 et 5 représentent schématiquement trois versions différentes possibles du dispositif d'affichage de la pulsation cardiaque à partir des impulsions extraites du circuit analogique du schéma de la fig. 2. Figs. 3, 4 and 5 schematically represent three different possible versions of the device for displaying the heartbeat from the pulses extracted from the analog circuit of the diagram in FIG. 2.

Les fig. 3a, 4a et Sa représentent des signaux apparaissant respectivement aux fig. 3, 4 et 5. Figs. 3a, 4a and Sa represent signals appearing respectively in FIGS. 3, 4 and 5.

Aux fig. la et lb, le compteur manuel et portatif de pulsations cardiaques selon l'invention présente la forme d'un boîtier ou corps 1 de forme générale cylindrique et réalisé en matière plastique ou en métal. In fig. la and lb, the manual and portable heartbeat counter according to the invention has the form of a housing or body 1 of generally cylindrical shape and made of plastic or metal.

Dans une forme de réalisation préférée, le corps 1 présente un diamètre de 15 à 20 mm et une longueur de 10 à 14 cm. Une attache 2, genre agrafe de stylo, est fixée sur le corps 1 et permet de porter le compteur en permanence sur soi, par exemple dans la poche de sa veste. Un bouton 3, formant interrupteur et qui est placé à la partie supérieure du corps du compteur 1, permet sa mise en service ou son arrêt par l'intermédiaire de la liaison électrique d'une pile (non représentée) avec le circuit électrique interne illustré à la fig. 2.In a preferred embodiment, the body 1 has a diameter of 15 to 20 mm and a length of 10 to 14 cm. A clip 2, such as a pen clip, is fixed to the body 1 and allows the meter to be worn permanently on oneself, for example in the pocket of one's jacket. A button 3, forming a switch and which is placed at the upper part of the body of the counter 1, allows it to be put into service or to be stopped via the electrical connection of a battery (not shown) with the internal electrical circuit illustrated. in fig. 2.

Un détecteur réalisé sous la forme d'un capteur photoélectrique 4 est placé à la partie inférieure (fig. A detector produced in the form of a photoelectric sensor 4 is placed at the bottom (fig.

la) ou sur une partie latérale (fig. lb) du compteur et est prévu pour être posé sur le bout d'un doigt ou éventuellement sur le lobe de l'oreille d'une personne dont on veut mesurer le pouls, afin de détecter le nombre de pulsations par minute de son flux artériel qui fait en effet varier le degré de translucidité du corps humain.la) or on a lateral part (fig. lb) of the counter and is intended to be placed on the tip of a finger or possibly on the earlobe of a person whose pulse is to be measured, in order to detect the number of pulses per minute of its arterial flow which in fact varies the degree of translucency of the human body.

Afin de permettre cette détection, le corps 1 du compteur comprend, à proximité du capteur 4, un éclairage infrarouge destiné à éclairer la peau à l'endroit où le capteur 4 est placé et un système de suppression de la lumière ambiante est inclus dans le circuit électronique du compteur. Le compteur selon l'invention peut alors fonctionner même en cas de lumière très vive, tandis que l'éclairage infrarouge ci-dessus permet un fonctionnement en cas d'absence totale de lumière extérieure. In order to allow this detection, the body 1 of the counter includes, near the sensor 4, infrared lighting intended to illuminate the skin at the place where the sensor 4 is placed and a system for removing ambient light is included in the electronic counter circuit. The meter according to the invention can then operate even in very bright light, while the above infrared lighting allows operation in the event of total absence of outside light.

Dans une fenêtre d'affichage 5 placée à la partie supérieure du compteur apparaissent des chiffres indiquant le nombre de pulsations cardiaques par minute. In a display window 5 placed at the top of the counter, figures appear indicating the number of heartbeats per minute.

Le compteur conforme à l'invention fonctionne de la manière indiquée ci-après. The counter according to the invention operates in the manner indicated below.

On pose tout d'abord le capteur photoélectrique 4 du détecteur par exemple sur le bout d'un doigt de la personne dont on veut mesurer le pouls et on appuie sur le bouton 3 pour mettre le compteur en marche. Après une dizaine de secondes, on lit le nombre de pulsations par minute qui apparaît sur la fenêtre d'affichage 5. On retire alors l'appareil et on appuie à nouveau sur le bouton 3 pour le mettre en position arrêt. On remet alors le compteur dans sa poche. La mesure du nombre de pulsations cardiaques par minute ne prend ainsi que 12 à 15 secondes. First of all, the photoelectric sensor 4 of the detector is placed, for example on the tip of a finger of the person whose pulse is to be measured, and the button 3 is pressed to start the counter. After ten seconds, we read the number of pulses per minute that appears on the display window 5. We then remove the device and press button 3 again to put it in the stop position. We then put the counter back in his pocket. Measuring the number of heartbeats per minute takes only 12 to 15 seconds.

A la fig. 2 qui montre un schéma électrique de la partie interne du compteur de la fig. 1, on a représenté le capteur photoélectrique 4 dont la sortie est reliée à un circuit d'amplification et de mise en forme 6 donnant en sortie des impulsions rectangulaires I2 dont la fréquence correspond à celle des pulsations I1 du flux artériel. In fig. 2 which shows an electrical diagram of the internal part of the counter of FIG. 1, the photoelectric sensor 4 is shown, the output of which is connected to an amplification and shaping circuit 6 giving at the outlet rectangular pulses I2 whose frequency corresponds to that of the pulses I1 of the arterial flow.

La sortie du circuit d'amplification et de mise en forme 6 est reliée à un dispositif de mesure et d'affichage 7 permettant de transformer ses impulsions de sortie en un nombre correspondant au nombre d'impulsions cardiaques par minute et qui apparaît sur la fenêtre d'affichage 5 des fig. la et lb. The output of the amplification and shaping circuit 6 is connected to a measurement and display device 7 making it possible to transform its output pulses into a number corresponding to the number of cardiac pulses per minute and which appears on the window display 5 of fig. la and lb.

Trois dispositifs d'affichage 7 sont envisagés dans ce qui suit et sont respectivement représentés aux fig. 3, 4 et 5
- un intégrateur 8 avec voltmètre miniature,
- un tachymètre 10 à temps de mesure fixe,
- un système à microprocesseur 12.Three display devices 7 are envisaged in the following and are respectively shown in FIGS. 3, 4 and 5
- an integrator 8 with miniature voltmeter,
- a tachometer 10 with fixed measurement time,
- a microprocessor system 12.

Intégrateur (fig. 3)
Un intégrateur est un système qui fournit une tension continue proportionnelle au nombre des impulsions I2 qu'il reçoit par unité de temps, c' est-à-dire, dans le cas présent, à la fréquence ou rythme des pulsations Il du flux artériel.Integrator (fig. 3)
An integrator is a system which supplies a direct voltage proportional to the number of pulses I2 which it receives per unit of time, that is to say, in the present case, at the frequency or rhythm of the pulses Il of the arterial flow.

L'intégrateur 8 est ainsi en convertisseur fréquence-tension et, par un réglage approprié des circuits de l'intégrateur 8 , on fait en sorte que la tension de son signal V2 de sortie soit proportionnelle au nombre par minute des pulsations du flux artériel, cette tension étant appliquée à un dispositif de mesure de tension 9 que l'on étalonne alors en nombre de pulsations par minute. The integrator 8 is thus a frequency-voltage converter and, by appropriate adjustment of the circuits of the integrator 8, it is ensured that the voltage of its output signal V2 is proportional to the number per minute of the pulses of the arterial flow, this voltage being applied to a voltage measuring device 9 which is then calibrated in number of pulses per minute.

Dans une forme préférée de réalisation du compteur des fig. la et lb, le dispositif de mesure 9 est un voltmètre miniature à affichage numérique dont les lectures sont lisibles à travers la fenêtre 5. In a preferred embodiment of the counter of FIGS. 1a and 1b, the measuring device 9 is a miniature voltmeter with digital display, the readings of which can be read through the window 5.

L'intégrateur 8 de la fig. 3 intègre plusieurs impulsions I2 afin d'obtenir une tension continue V2 proportionnelle à la fréquence de ces impulsions (voir fig. 3a). La tension V2 est ainsi la tension moyenne

The integrator 8 of FIG. 3 integrates several pulses I2 in order to obtain a direct voltage V2 proportional to the frequency of these pulses (see fig. 3a). The voltage V2 is thus the average voltage

L'intégrateur 8 comporte également un circuit de réglage de gain (coefficient k ci-dessus) de façon à obtenir une lecture directe sur le millivoltmètre constituant le dispositif de mesure 9. The integrator 8 also includes a gain adjustment circuit (coefficient k above) so as to obtain a direct reading on the millivoltmeter constituting the measuring device 9.

Ainsi, la tension du signal V2 pourra être de 60 mV pour un nombre de pulsations 12 égale à 60 par minute. Thus, the voltage of the signal V2 could be 60 mV for a number of pulses 12 equal to 60 per minute.

Cette tension sera égal à 30 mV pour 30 pulsations par minute et serait de 300 mV pour 300 pulsations par minute dans le cas considéré. Le dispositif de mesure 9 est ainsi dans ce cas un millivoltmètre à affichage numérique (0 à 999 mV) donnant la valeur de la tension du signal V2 et donnant donc également la mesure de la fréquence cardiaque par minute après un étalonnage approprié.This voltage will be equal to 30 mV for 30 pulses per minute and would be 300 mV for 300 pulses per minute in the case considered. The measuring device 9 is thus in this case a millivoltmeter with digital display (0 to 999 mV) giving the value of the voltage of the signal V2 and therefore also giving the measurement of the heart rate per minute after an appropriate calibration.

Tachymètre (fig. 4)
Un tachymètre est un dispositif qui mesure un nombre d'impulsions 12 pendant un temps de mesure fixe Tm (voir fig. 4b).Tachometer (fig. 4)
A tachometer is a device which measures a number of pulses 12 during a fixed measurement time Tm (see fig. 4b).

Le temps de mesure fixe Tm ci-dessus doit, pour des raisons de confort, être de courte durée, mais, pour des raisons de précision, il doit être de durée aussi longue que possible ; un compromis acceptable se situe autour de Tm = 10 s, soit 1/6 minute. The fixed measurement time Tm above must, for reasons of comfort, be of short duration, but, for reasons of precision, it must be of duration as long as possible; an acceptable compromise is around Tm = 10 s, or 1/6 minute.

Les pulsations cardiaques incrémentent, pendant ces 10 secondes, un compteur 11. Pour un pouls de 72, un nombre d'impulsions égal à 72/6 = 12 aura ainsi été capté par le compteur. The heartbeat increments, during these 10 seconds, a counter 11. For a pulse of 72, a number of pulses equal to 72/6 = 12 will thus have been picked up by the counter.

A la fin du temps Tm de mesure, la valeur du compteur est envoyée vers l'afficheur du dispositif de mesure et d'affichage 7 de la Fig. 2 qui mémorise cette valeur. At the end of the measurement time Tm, the value of the counter is sent to the display of the measurement and display device 7 of FIG. 2 which stores this value.

Pour permettre une lecture directe en pulsations par minute, le tachymètre 10 comprend un multiplicateur d'impulsions (multiplication par 6 dans le cas présent) de manière à être ramené à la minute et lire le nombre de pulsations par minute directement sur la fenêtre d'affichage 5. To allow direct reading in pulses per minute, the tachometer 10 includes a pulse multiplier (multiplication by 6 in this case) so as to be brought back to the minute and read the number of pulses per minute directly on the window. display 5.

Pour obtenir une meilleure précision, le temps de mesure est synchronisé par les impulsions d'entrée. To obtain better accuracy, the measurement time is synchronized by the input pulses.

Lorsque le temps de mesure s'arrête, un nouveau cycle est déclenché par la prochaine impulsion cardiaque (voir fig. 4a). When the measurement time stops, a new cycle is triggered by the next cardiac pulse (see fig. 4a).

Système à microprocesseur (Fig. 5)
Un grand avantage d'un système à microprocesseur ( P) est que celui-ci peut effectuer des calculs d'une manière très simple.Microprocessor system (Fig. 5)
A great advantage of a microprocessor system (P) is that it can perform calculations in a very simple way.

Le principe de la mesure consiste à mesurer le temps T1 entre deux pulsations, puis à faire le calcul pouls pouls = 6T pour obtenir la pulsation cardiaque. The principle of the measurement consists of measuring the time T1 between two pulses, then doing the pulse-to-pulse calculation = 6T to obtain the heartbeat.

Malheureusement, le pouls d'une personne n'est que très rarement régulier. Aussi, pour fiabiliser la mesure, celle-ci sera faite sur quatre périodes, la formule devenant : pouls= 60 x 4 (voir fig. 5a). Unfortunately, a person's pulse is very rarely regular. Also, to make the measurement more reliable, it will be done over four periods, the formula becoming: pulse = 60 x 4 (see fig. 5a).

T
Le système à microprocesseur 12 de la fig. 5 effectue donc une mesure du pouls pour quatre impulsions afin de calculer la période et la fréquence, et effectuer une conversion en pulsations par minute.T
The microprocessor system 12 of FIG. 5 therefore performs a pulse measurement for four pulses in order to calculate the period and the frequency, and perform a conversion into pulses per minute.

A la fin du temps de mesure le microprocesseur envoie le résultat du calcul vers l'afficheur du dispositif de mesure et d'affichage 7 de la fig. 2 où il est lu sur la fenêtre 5, et le cycle peut recommencer de nouveau. At the end of the measurement time, the microprocessor sends the result of the calculation to the display of the measurement and display device 7 of FIG. 2 where it is read on window 5, and the cycle can start again.

L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation représentés et décrits en détail car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. The invention is not limited to the embodiments shown and described in detail since various modifications can be made thereto without departing from its scope.

Claims

1 - Manual and portable heartbeat counter, characterized in that it comprises a housing or body (1) having the form of a pen which can be easily held in the pocket by means of a clip (2) , the housing or body (1) containing a photoelectric sensor (4) intended to be placed, for example, on the fingertip or on the earlobe and the output of which is connected to an amplification and activation circuit form (6) of the pulses I1 emitted by the photoelectric sensor (4) and corresponding to the pulsations of the blood flow, this circuit (6) forming pulses 12 and being connected to a device for measuring and displaying (7) of said pulses which is calibrated in number of pulses per minute and which includes a reading window (5) visible through an opening provided in the housing or body (1).

2 - Counter according to claim 1, characterized in that it includes a system for removing ambient light.

3 - Counter according to one of claims 1 or 2, characterized in that it comprises an infrared lighting device provided to illuminate the place where the sensor is placed.

4 - Counter according to one of claims 1 to 3, characterized in that the measuring device (7) comprises an integrator (8) and a digital voltmeter type for display (9).

5 - Counter according to one of claims 1 to 4, characterized in that the measuring device (7) comprises a tachometer (10) comprising a counter (11) and optionally a frequency multiplier.

6 - Counter according to one of claims 1 S 5, characterized in that the integrator (8) comprises a gain adjustment (k) making it possible to adjust the value of the voltage curve of its output signal (V2) in depending on the frequency of the heartbeat (here).

7 - Counter according to one of claims 1 t 6, characterized in that the measurement and display device (7) is a microprocessor system (12).

8 - Meter according to one of claims 1 to 7, characterized in that the photoelectric sensor (4) is placed either at the lower part (fig. La) or on a side part (fig. Lb) of the housing or body ( 1).

9 - Counter according to one of claims 1 to 8, characterized in that the housing or body (1) has a diameter of 15 to 20 mm and a length of 10 to 14 cm, approximately.