FR3072270A1 - Systeme de surveillance cutanee d'un individu - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un patch (10) cutané de surveillance du rythme cardiaque destiné à être porté par un individu, le patch comprenant : - un circuit (12) imprimé flexible supportant une pluralité de capteurs : trois électrodes (121, 122, 123) configurées pour acquérir des signaux représentatifs de l'activité cardiaque de l'individu, deux capteurs (124, 125) de température configurés pour mesurer la température cutanée de l'individu ; un émetteur/récepteur (126) d'un signal infra-rouge configuré pour mesurer la saturation en oxygÚne de l'individu ; un accéléromÚtre (127) configuré pour déterminer la posture de l'individu ; un capteur (128) de pression configuré pour mesurer la fréquence respiratoire de l'individu ; le circuit (12) imprimé comprenant en outre un connecteur configuré pour recevoir un module électronique (14) destiné à être connecté électriquement au circuit imprimé flexible, ledit circuit imprimé étant configuré pour commander les capteurs et pour à partir des informations provenant des capteurs déterminer des paramÚtres caractéristiques de l'activité cardiaque de l'individu, le patch comprend en outre - une couche (11) de liaison configurée pour permettre au patch d'être en contact avec la peau de l'individu, la couche (11) de liaison comprenant un logement (112) destiné à recevoir le module (14) électronique et une languette (115) destinée à ouvrir ou fermer de maniÚre étanche le logement (112).

Description

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL
L’invention concerne un patch cutané destiné à collecter des signaux cardiaques ainsi que d’autres paramètres physiologiques d’un patient en vue d’obtenir des paramètres caractéristiques de l’activité cardiaque du patient. Ces paramètres permettent une surveillance en temps réel de l’activité cardiaque du patient en milieu ambulatoire.
L’invention concerne également un système de surveillance de l’activité cardiaque d’un patient comprenant un tel patch, la surveillance pouvant se faire à distance.
ETAT DE LA TECHNIQUE
La surveillance du rythme cardiaque en milieu ambulatoire d’individus est utilisée dans de nombreux cas : Maladie cardiaques suspectées, effet de certains traitements, etc.
Pour ce faire, on connaît plusieurs dispositifs de surveillance. Les plus utilisés sont les dispositifs de type Holter ECG qui permet d’enregistrer l’ECG de l’individu.
Un problème est que ce type de dispositif n’est pas pratique car encombrant.
Un autre problème est qu’il ne permet d’acquérir qu’un certain type de signaux et ne permet pas un suivi en temps réel : l’individu doit porter le dispositif pendant 24 heures et faire analyser les signaux par un praticien.
Encore un autre problème est que compte tenu du nombre limité de signaux différents acquis, les paramètres caractéristiques de l’activité cardiaque de l’individu obtenus sont limités.
En conséquence, il existe un besoin d’avoir un dispositif de surveillance de l’activité cardiaque qui puisse fonctionner en temps réel, qui soit pratique à porter par l’individu et qui puisse contribuer à l’obtention de plusieurs paramètres caractéristiques de l’activité cardiaque de l’individu.
PRESENTATION DE L’INVENTION
L’invention réponse au besoin ci-dessous et propose, selon un premier aspect, un patch cutané de surveillance du rythme cardiaque destiné à être porté par un individu, le patch comprenant :
- un circuit imprimé flexible supportant une pluralité de capteurs : trois électrodes configurées pour acquérir des signaux représentatifs de l’activité cardiaque de l’individu, deux capteurs de température configurés pour mesurer la température cutanée de l’individu ; un émetteur/récepteur d’un signal infrarouge configuré pour mesurer la saturation en oxygène de l’individu ; un accéléromètre configuré pour déterminer la posture de l’individu ; un capteur de pression configuré pour mesurer la fréquence respiratoire de l’individu ; le circuit imprimé comprenant en outre un connecteur configuré pour recevoir un module électronique destiné à être connecté électriquement au circuit imprimé flexible, ledit circuit imprimé étant configuré pour commander les capteurs et pour à partir des informations provenant des capteurs déterminer des paramètres caractéristiques de l’activité cardiaque de l’individu, le patch comprend en outre
- une couche de liaison configurée pour permettre au patch d’être en contact avec la peau de l’individu, la couche de liaison comprenant un logement destiné à recevoir le module électronique et une languette destinée à ouvrir ou fermer de manière étanche le logement.
L’invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible :
le circuit imprimé supporte en outre un capteur piézoélectrique configuré pour mesurer la densité de tissus par élastographie ;
les électrodes sont disposées de façon équilatérale et sont espacées deux à deux d’une distance comprise entre 65 mm et 82 mm, typiquement 78 mm ; l’émetteur/récepteur infra-rouge est configuré pour émettre un signal ayant une longueur d’onde comprise entre 1420 mm et 1800 mm, typiquement entre 1450 mm et 1700 mm ;
l’émetteur/récepteur infra-rouge est configuré pour émettre un signal vers la peau de l’individu qui soit réfracté par la peau selon un angle compris entre 25° et 65°, typiquement entre 30° et 60° ;
il comprend une couche supérieure comprenant une première partie recouvrant une première face du circuit imprimé et comprenant un premier logement dans lequel le module électronique est destiné à être disposé ;
la couche supérieure comprend une seconde partie recouvrant la première partie, ladite seconde partie étant configurée pour assurer l’étanchéité du patch ;
la couche supérieure comprend un second logement dans lequel une batterie telle qu’une pile est disposée ;
la seconde partie comprend une couche de protection recouvrant la pile, la couche de protection étant configurée pour bloquer des ondes électromagnétiques issues de la pile au cours du fonctionnement du patch, la couche de protection étant de préférence en polycarbonate ;
- il comprend des pastilles d’hydrogel disposées sur chacune des électrodes, les électrodes étant en contact avec la peau de l’individu par l’intermédiaire desdites pastilles ;
- la couche de liaison recouvre une seconde face du circuit imprimé destinée à être en contact avec la peau de l’individu, la couche de liaison comprenant trois évidements de la taille des électrodes de manière à permettre le contact des électrodes avec la peau de l’individu.
Selon un deuxième aspect, l’invention concerne un système de surveillance cutanée comprenant un patch selon l’invention et un module électronique connecté électriquement au circuit imprimé flexible, ledit module électronique étant configuré pour commander les capteurs et pour à partir des informations provenant des capteurs déterminer des paramètres caractéristiques de l’activité cardiaque de l’individu.
Selon un troisième aspect, l’invention concerne un ensemble de surveillance cutanée comprenant un système de surveillance selon le deuxième aspect de l’invention, un terminal mobile, le système de surveillance étant en liaison sans fil avec le terminal mobile.
Les avantages de l’invention sont multiples.
A partir du patch, il est possible de mesurer les signaux électriques du cœur suivant trois dérivations permettant ainsi d’avoir une information morphologique (cœur droit, cœur gauche) du cœur et de préciser l’origine du trouble du rythme.
La mesure par Infrarouge (IR) par réflexion permet la mesure de la fréquence cardiaque venant ainsi fiabiliser la mesure à partir de l’ECG mais également de mesurer la variation de la SPO2.
La mesure de la température par deux capteurs de température de type thermistor assure également la mesure différentielle de la température. Cette mesure nous permet de suivre le coefficient directeur de la température afin de savoir si le patient baisse ou augmente sa température.
Enfin le capteur de pression logé dans une chambre étanche à pression constante permet la mesure précise de la variation de pression issue du mouvement costale au regard de la fréquence respiratoire déduite de l’ECG.
Et la mesure de densité assure l’évaluation de nécroses ischémiques et propose une évaluation des antécédents non connus.
Les informations combinées dans des algorithmes spécifiques permettent de mesurer des indicateur (physio-marqueurs) permettant ainsi la détection précoce d’infarctus, des troubles du rythme, des détresses respiratoires).
La légèreté du patch ainsi que l’absence de fil permettent à l’utilisateur d’avoir une totale liberté au regard de son activité. Ainsi les problèmes de déconnexion des fils sur les électrodes, la limite d’usage en condition d’effort sont des limitations qui sont levées et permettent une optimisation de la prise en charge.
En effet, l’utilisation du patch à l’effort est possible car il intègre le filtrage des artéfacts liés au bruit myoélectrique.
L’invention permet la surveillance en temps réel de l’activité cardiaque d’un individu.
Le patch comprenant plusieurs capteurs peut notamment être utilisé pour la détection de plusieurs troubles cardiaques : bradycardie, tachycardie, fibrillation atriale (ou auriculaire), fibrillation ventriculaire, arythmies ventriculaires, extrasystoles (atriales ou ventriculaires), troubles de la conduction cardiaque, infarctus.
PRESENTATION DES FIGURES
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
la figure 1 illustre un ensemble de surveillance selon un mode de réalisation de l’invention ;
la figure 2 illustre une vue de face d’un patch cutanée d’un système de surveillance cutanée selon un mode de réalisation de l’invention ;
la figure 3 illustre une vue éclatée d’un système de surveillance cutanée selon un mode de réalisation de l’invention ;
la figure 4 illustre une vue d’un circuit imprimé d’un système de surveillance cutanée selon l’invention ;
la figure 5 illustre schématiquement un module électronique d’un système de surveillance cutanée selon l’invention.
Sur l’ensemble des figures les éléments similaires portent des références identiques.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION
La figure 1 illustre un individu 1 portant un système 100 de surveillance cutanée comprenant un patch 10 cutané selon un mode de réalisation.
La système 100 est destiné à acquérir, outre des signaux cardiaques (dits signaux ECG), plusieurs signaux caractéristiques de paramètres physiologiques de l’individu : température cutanée, posture, saturation en oxygène, densité de masse musculaire.
Ces signaux permettent d’obtenir des paramètres caractéristiques de l’activité cardiaque de l’individu.
Le système 100 est connecté à un terminal 2 mobile (téléphone intelligent (en anglais « smartphone ») ou tablette par exemple) via une liaison sans fil de type Bluetooth.
Le terminal 2 mobile embarque une application mobile qui permet le stockage des données acquises par le système 100 ainsi que leur traitement en vue de déterminer des paramètres caractéristiques de l’activité cardiaque de l’individu.
Le terminal 2 mobile est en outre connecté à un serveur distant via un réseau 5 mobile de type Internet. La connexion à ce serveur est sécurisée. Ce serveur 3 permet le stockage distant des données acquises par le système 10 transitant par le terminal 2 mobile. Ce serveur 3 distant est connecté via le réseau 5 mobile à un terminal 4 distant comprenant une interface (non représentée) permettant à un utilisateur, tel qu’un médecin, d’accéder aux données acquises ainsi qu’aux paramètres caractéristiques de l’activité cardiaque de l’individu.
Patch 10
Comme mentionné, le système 100 est destiné à être porté par un individu et comprend un patch 10 (visible sur la figure 2) cutané constitué de plusieurs couches visibles sur la figure 3 et d’un module électronique 14 alimenté par une pile 18.
Une couche 11 de liaison avec la peau assure la liaison du patch 10 avec la peau de l’individu. La couche 11 de liaison comprend une face autocollante qui supporte une colle de préférence hypoallergénique. Cette face autocollante est de préférence protégée par une feuille amovible (non représentée) qui se retire avant l’application du patch 10 sur la peau.
La face 13 non autocollante (celle qui n’est pas destinée à être en contact avec la peau) supporte un circuit 12 imprimé (illustré en détail sur la figure 4) luimême supportant un certain nombre de capteurs qui permettent de mesurer un certain nombre de signaux représentatifs de l’activité cardiaque de l’individu.
En particulier, le circuit 12 imprimé comprend trois électrodes en contact avec l’individu par l’intermédiaire de trois zones 111, 112, 113 évidés dans la couche 11 de liaison. De manière complémentaire, des coussins d’hydrogel 15 (un pour chaque électrode) permettent d’augmenter la surface de contact des électrodes avec la peau de l’individu et d’absorber l’eau provenant des pores de la peau.
Le circuit 12 imprimé comprend un connecteur 129 sur lequel vient se connecter un module électronique 14 électriquement connecté au circuit 12 imprimé. De cette façon, il est possible de retirer le module électronique 14 pour le réutiliser avec un autre patch ou bien pour effectuer des mises à jour.
Le connecteur 129 est accessible depuis la couche autocollante via un logement 114 refermable par une languette 115. Cette languette facilite l’accès au module 14 électronique et permet d’assurer l’étanchéité de la zone dans laquelle se trouve le module 14 électronique.
La face non autocollante ou couche supérieure 13 comprend une première partie 131 recouvrant une première face 12a du circuit 12 imprimé et est destinée à être opposée à la peau de l’individu. Cette couche 13 supérieure comprend un premier logement 133 dans lequel le module électronique 14 est disposé. La première partie 131 comprend également un second logement 134 dans lequel est logé une batterie 18 (par exemple une pile).
La couche supérieure 13 comprend également une seconde partie 132 qui assure l’étanchéité du patch. Cette couche supérieure 13 est de préférence en polyuréthane. Ainsi la couche supérieure 13 est une couche de protection des éléments constitutifs du patch.
De manière avantageuse, la partie recouvrant la pile comprend un feuillage en polycarbonate permettant de bloquer des émissions électromagnétiques de la pile qui peuvent perturber le circuit 12 imprimé et le module électronique. Ce feuillage permet également d’absorber l’humidité émise par la sudation lorsque le patch est porté et d’absorber la chaleur émise par la pile.
Le patch peut être porté 24h sur 24h pendant une durée d’environ sept jours.
Circuit imprimé 12
Le circuit imprimé 12 est illustré sur la figure 4 et comprend plusieurs capteurs parmi ceux décrits ci-après (la présence simultanée des capteurs n’est pas limitative).
Comme déjà mentionné, trois électrodes 121, 122, 123 sont disposées de façon équilatérale (angle de 60°). Ces électrodes permettent d’acquérir des signaux ECG du cœur de l’individu. Les électrodes sont de préférence espacées deux à deux d’une distance comprise entre 65 mm et 82 mm, typiquement 78 mm. Un tel positionnement permet de limiter les effets de chevauchement des signaux électriques du cœur et assurer une mesure « cœur droit », « cœur gauche ». Ces mesures « cœur droit », « cœur gauche » permettent d’obtenir une information morphologique du cœur. Les électrodes sont avantageusement recouvertes d’un dépôt de chlorure d’argent afin de diminuer les risques d’oxydations.
Deux capteurs de températures 124, 125 positionnées à 10 mm des électrodes suivant un angle de 45° par rapport au centre de l’électrode, permettent de mesure la température cutanée de l’individu à deux endroits différents. De cette manière, on mesure un différentiel de température Le différentiel correspond au coefficient directeur qui permet d’indiquer si la température est croissante ou décroissante. La mesure est l’image de la dérivée de la température qui constitue un élément essentiel dans le suivi de l’évolution des paramètres vitaux.
Un émetteur/récepteur 126 d’un signal infra-rouge permet de mesurer la saturation en oxygène de l’individu. En particulier, l’émetteur émet un signal infrarouge dans une longueur d’onde comprise entre 1420 mm et 1800 mm, typiquement entre 1450 mm et 1700 mm. En outre, le signal émis est tel qu’il présente à l’interface air/peau un angle de réflexion compris entre 25° et 65°, typiquement entre 30° et 60°. L’angle de réflexion assure une diminution de la variabilité de la saturation en moyennant les valeurs mesurées sur la surface de diffusion.
Un accéléromètre 127 six axes permet de mesurer la posture de l’individu, la vitesse de l’individu, la distance parcourue par l’individu. Ces mesures issues de l’accéléromètre contribuent à évaluer l’activité du patient.
Un capteur 128 de pression permet de mesurer la fréquence respiratoire de l’individu.
Un capteur 130 piézoélectrique permet de mesurer par élastographie la densité des tissus. En effet, le capteur piézoélectrique émet une onde mécanique et par écho la récupère. Le rapport des amplitudes de l’onde émise et reçue permet de déduire la densité des tissus. Une telle mesure est utile pour ultérieurement détecter d’éventuelles nécroses cellulaires.
Module électronique 14
Le module électronique 14, illustré schématiquement sur la figure 5, est configuré pour commander les capteurs et pour, à partir des informations provenant des capteurs, déterminer des paramètres caractéristiques de l’activité cardiaque de l’individu.
En particulier, le module électronique 14 comprend un processeur 141 configuré pour mettre en œuvre différents traitements des signaux issus des capteurs, une mémoire 142 configurer pour stocker les signaux acquis et une interface 143 de communication sans fil configurée pour être en communication avec le terminal 2 ou le serveur 3 (voir la figure 1).
Le processeur 141 est notamment configuré pour commander l’acquisition des signaux électriques du cœur par l’intermédiaire des trois électrodes (trois dérivations) ; Ces trois dérivations I, Il et III donnent une indication sur l’origine de l’anomalie rythmique. L’acquisition est de préférence effectuée à la fréquence 400 Hz sur chacune des électrodes soit 1200 Hz au total en considérant les trois électrodes.
Les signaux acquis pour chacune des électrodes sont avantageusement filtrés au moyen de deux filtres analogiques (un filtre passe-haut et un filtre passe-bas) et au moyen d’un filtre numérique de type ondelette. Les ondelettes utilisées prennent leurs références dans les coefficients de Meyer mais ont subis des modifications afin d’améliorer la détection de chacune des sommets et intervalles. Le filtrage par ondelette permet d’extraire des éléments particuliers des signaux acquis. En particulier, il permet d’extraire les ondes P, Q, R, S, T et U des signaux ECG acquis par les électrodes.
A partir de ces ondes les intervalles suivants sont avantageusement calculés : intervalle PR, segment PR, intervalle QRQ, segment ST, intervalle ST, intervalle RR.
Enfin, ces intervalles, couplés éventuellement à une ou plusieurs informations issues des autres capteurs, permettent d’obtenir des paramètres caractéristiques de l’activité cardiaque de l’individu.

Claims (13)

  1. REVENDICATIONS
    1. Patch (10) cutané de surveillance du rythme cardiaque destiné à être porté par un individu, le patch comprenant :
    - un circuit (12) imprimé flexible supportant une pluralité de capteurs : trois électrodes (121, 122, 123) configurées pour acquérir des signaux représentatifs de l’activité cardiaque de l’individu, deux capteurs (124, 125) de température configurés pour mesurer la température cutanée de l’individu ; un émetteur/récepteur (126) d’un signal infra-rouge configuré pour mesurer la saturation en oxygène de l’individu ; un accéléromètre (127) configuré pour déterminer la posture de l’individu ; un capteur (128) de pression configuré pour mesurer la fréquence respiratoire de l’individu ; le circuit (12) imprimé comprenant en outre un connecteur configuré pour recevoir un module électronique (14) destiné à être connecté électriquement au circuit imprimé flexible, ledit circuit imprimé étant configuré pour commander les capteurs et pour à partir des informations provenant des capteurs déterminer des paramètres caractéristiques de l’activité cardiaque de l’individu, le patch comprend en outre
    - une couche (11) de liaison configurée pour permettre au patch d’être en contact avec la peau de l’individu, la couche (11) de liaison comprenant un logement (112) destiné à recevoir le module (14) électronique et une languette (115) destinée à ouvrir ou fermer de manière étanche le logement (112).
  2. 2. Patch selon la revendication 1, dans lequel le circuit imprimé (14) supporte en outre un capteur (130) piézoélectrique configuré pour mesurer la densité de tissus par élastographie.
  3. 3. Patch selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les électrodes (121, 122, 123) sont disposées de façon équilatérale et sont espacées deux à deux d’une distance comprise entre 65 mm et 82 mm, typiquement 78 mm.
  4. 4. Patch selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’émetteur/récepteur (126) infra-rouge est configuré pour émettre un signal ayant une longueur d’onde comprise entre 1420 mm et 1800 mm, typiquement entre 1450 mm et 1700 mm.
  5. 5. Patch selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’émetteur/récepteur (126) infra-rouge est configuré pour émettre un signal vers la peau de l’individu qui soit réfracté par la peau selon un angle compris entre 25° et 65°, typiquement entre 30° et 60°.
  6. 6. Patch selon l’une des revendications précédentes, comprenant une couche supérieure comprenant une première partie recouvrant une première face du circuit imprimé et comprenant un premier logement dans lequel le module électronique est destiné à être disposé.
  7. 7. Patch selon la revendication précédente, dans lequel la couche supérieure comprend une seconde partie recouvrant la première partie, ladite seconde partie étant configurée pour assurer l’étanchéité du patch.
  8. 8. Patch selon l’une des revendications 6 à 7, dans lequel la couche supérieure comprend un second logement dans lequel une batterie telle qu’une pile est disposée.
  9. 9. Patch selon l’une des revendications 6 à 7, dans lequel la seconde partie comprend une couche de protection recouvrant la pile, la couche de protection étant configurée pour bloquer des ondes électromagnétiques issues de la pile au cours du fonctionnement du patch, la couche de protection étant de préférence en polycarbonate.
  10. 10. Patch selon l’une des revendications précédentes, comprenant des pastilles d’hydrogel disposées sur chacune des électrodes, les électrodes étant en contact avec la peau de l’individu par l’intermédiaire desdites pastilles.
  11. 11. Patch selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la couche de liaison recouvre une seconde face du circuit imprimé destinée à être en contact avec la peau de l’individu, la couche de liaison comprenant trois évidements de la taille des électrodes de manière à permettre le contact des électrodes avec la peau de l’individu.
  12. 12. Système (100) de surveillance cutanée comprenant un patch (10) selon l’une des revendications précédentes et un module (14) électronique connecté électriquement au circuit imprimé flexible, ledit module électronique étant configuré pour commander les capteurs et pour à partir des informations provenant des capteurs déterminer des
    5 paramètres caractéristiques de l’activité cardiaque de l’individu.
  13. 13. Ensemble de surveillance cutanée comprenant un système de surveillance selon la revendication précédente, un terminal mobile, le système de surveillance étant en liaison sans fil avec le terminal mobile.
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