Brevet FR2832617A3 — publié le 20030530

FR 2832617 A3 20030530 FR 0115355 A 20011128 DISPOSITIF DE MESURE DE LA MASSE GRAISSEUSE ET DU RYTHME CARDIAQUE La présente invention se rapporte à un dispositif de mesure de la masse graisseuse et du rythme cardiaque d'un individu. De nos jours, les personnes prêtent de plus en plus attention à leur propre silhouette et à leur santé, en particulier les jeunes femmes. On sait qu'il existe une relation étroite entre le rapport de masse graisseuse et la santé. Etre trop gros ou trop maigre n'est ainsi pas considéré comme étant idéal du point de vue de la santé. Ainsi, la valeur appropriée du rapport de masse graisseuse sur la masse corporelle totale a été déterminée par des études faites par de nombreux experts. De manière générale, environ 70 % du corps humain est constitué par de l'eau. Bien que l'eau ne soit pas un conducteur, elle contient de l'acide, de l'alcali ou présente une certaine salinité qui a tendance à rendre l'eau électriquement conductrice avec une faible valeur de résistance électrique. Cependant, la graisse n'a pas tendance à être électriquement conductrice et présente une valeur de résistance électrique plus élevée. Par conséquent, la valeur de l'impédance du corps humain peut être utilisée pour calculer le rapport de masse graisseuse de ce dernier. En outre, étant donné que le rapport de l'impédance est proportionnel à la longueur et inversement proportionnel à la surface en coupe, les personnes de même sexe, âge, taille et poids ayant une impédance plus grande ont normalement un rapport de graisse plus élevé. Il existe dans l'art antérieur un dispositif de mesure tel que celui publié dans le Brevet américain US 6 188 925 dans laquelle le circuit de détection représenté sur les figures 5 à 7 est un moyen d'entrée d'impédance du type à quatre points avec quatre électrodes, la, lb, 2a et 2b. Les points de contact (B) des quatre électrodes sont respectivement disposés sur les côtés inférieurs et supérieurs d'un corps formant logement (A), comme le montrent les figures 6 et 7. Lors de l'utilisation de ce dispositif, en raison de la position incorrecte des mains de l'utilisateur pressant les électrodes, et parce que la conductivité électrique à l'extrémité et sur le côté d'un index est très inférieure à celle de la face palmaire normale d'un index, une erreur sur la valeur de la mesure a tendance à se produire et affecte ainsi la précision du résultat détecté. En outre, des expériences montrent que lors de l'utilisation de ce type de circuit de détection d'impédance à quatre points, l'augmentation de la résistance électrique de contact entre les doigts et les électrodes affecte également la précision du résultat détecté. Par ailleurs, ce dispositif ne peut pas mesurer le rythme cardiaque et la masse graisseuse en même temps. Le but de l'invention est de résoudre les inconvénients évoqués ci-dessus. Pour ce faire, l'invention propose de réaliser un appareil de mesure de masse graisseuse et de rythme cardiaque ayant une structure simple et facile à utiliser et susceptible de calculer rapidement et de façon précise la masse graisseuse et le rythme cardiaque. Plus précisément, l'invention a pour objet un dispositif de mesure de la masse graisseuse et du rythme cardiaque d'un individu comprenant une carte de circuit de détection disposée à l'intérieur d'un corps formant logement, trois paires d'électrodes respectivement disposées sur chaque face externe des deux côtés dudit corps formant logement, les positions des paires d'électrodes sur chaque côté formant un moyen d'entrée d'impédance du type à six points avec une électrode sur la face de dessus du corps formant logement et deux électrodes sur la face de dessous du corps formant logement, chaque électrode étant reliée à une carte de circuit de détection montée à l'intérieur du corps formant logement. Avantageusement, les électrodes sont adaptées pour être mise au contact des pouces, des index et des médius d'un utilisateur afin de permettre la transmission d'un courant dans le corps humain par l'intermédiaire desdites électrodes et d'un courant en retour vers un circuit de détection adapté pour calculer une valeur de résistance électrique du corps humain en fonction du signal reçu afin de déduire un rapport de masse graisseuse. Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif comprend en outre un circuit de détection de pouls comprenant deux amplificateurs et reliant respectivement aux électrodes, un troisième amplificateur pour les données relatives à la différence de potentiel, un processeur de signal de pouls muni d'une programmation de calcul de rythme cardiaque, et un écran d'affichage de la valeur du rythme cardiaque calculé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre lorsque prise en relation avec les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective de la présente invention ; - les figures 2a et 2b sont des schémas d'un circuit de détection de masse graisseuse de la présente invention ; - la figure 3 est un schéma d'un circuit de détection de rythme cardiaque selon la présente invention ; - la figure 4 est une vue schématique en plan du mode de réalisation de la présente invention ; - les figures 5a et 5b sont des schémas de circuit de détection d'impédance du type à quatre points selon l'art antérieur ; - la figure 6 est un schéma d'un dispositif de l'art antérieur ; - la figure 7 est un autre schéma d'un dispositif de l'art antérieur. Afin de réaliser l'objectif mentionné, la présente invention utilise l'Analyse d'Impédance Bioélectrique (BIA) pour déterminer la masse graisseuse et le rythme cardiaque. En se référant aux figures 1 à 4, le dispositif de mesure de la masse graisseuse et du rythme cardiaque selon la présente invention comprend principalement un écran d'affichage 11 et plusieurs touches de commande 12 disposés sur un corps formant logement 10, ainsi que trois d'électrodes 13,14 et 15 respectivement disposées sur chaque face externe de chacun des deux côtés dudit corps formant logement 10. Une électrode 13 est disposée sur la face de dessus de chacun des côtés dudit corps formant logement 10, deux électrodes 14,15 sont disposées sur la face de dessous de chacun des côtés dudit corps. Comme cela est représenté sur la figure 1, une carte de circuit de détection 20 est montée à l'intérieur dudit corps formant logement 10. Cette carte 20 est reliée à l'écran d'affichage 11, aux touches de commande 12 et aux électrodes 13,14 et 15. La carte de circuit de détection 20comprend un circuit de détection de masse graisseuse 20a et un circuit de détection de pouls 20b qui sont représentés séparément sur les figures 2a, 2b et 3. Pour que la mesure de la masse graisseuse utilisant un procédé de contact par les doigts soit précise, il est conseillé de réduire l'impédance de contact entre les doigts et les électrodes. Par conséquent, la surface de contact entre les doigts et les électrodes doit être en contact avec la face palmaire des doigts. Cependant, dans les dispositifs du type à quatre points de l'art antérieur, tels que celui représenté sur les figures 6 et 7, il est courant que simplement les côtés ou les extrémités des doigts soient en contact avec les électrodes, ce qui nuit donc aux mesures et à leur précision. La structure du type à six points de la présente invention permet, grâce à un agencement approprié des électrodes, de guider l'utilisateur en l'incitant à utiliser un geste correct pour qu'il presse les zones de contact avec la zone palmaire des doigts, comme cela est représenté sur la figure 4. De plus, la présente invention détecte le rythme cardiaque en même temps que la masse graisseuse. Le schéma du circuit de détection 20a de masse graisseuse par impédance du type à six points 20a est représenté sur la figure 2a. Sur cette figure la, lb, le, 2a, 2b, et 2c désignent les six points de contact des électrodes. Un avantage de ce circuit est qu'une erreur provoquée par une impédance de contact entre les doigts et les électrodes peut être évitée. Quand la résistance de contact électrique augmente trop pour maintenir un état de courant constant, le circuit de compensation de courant Xc disposé de manière spécifique entre les électrodes le et 2c permet d'empêcher l'impédance bioélectrique mesurée de provoquer une erreur. Quand la résistance de contact électrique augmente de sorte que le courant de la source d'énergie à courant constant diminue légèrement, le courant du circuit de compensation de courant Xc augmente également légèrement en raison de l'augmentation de la résistance de contact électrique de façon à conserver le courant presque inchangé malgré l'impédance du corps. Un ajustement approprié peut compenser de façon appropriée l'erreur mentionnée. Comme cela a été mentionné, un courant alternatif est utilisé pour mesurer l'impédance bioélectrique parce qu'en utilisant du courant continu, la plupart de la tension ajoutée de manière externe a pu être compensée par la force contre-électromotrice en raison de l'effet de la force contre-électromotrice d'électrolyse et de la polarisation. Si la valeur de résistance électrique obtenue en divisant la tension par le courant est plus grande que la valeur de résistance électrique réelle (valeur d'impédance), cela risque d'affecter la précision détectée. Par conséquent, l'utilisation d'une source d'énergie en courant alternatif de 50 kHz en tant que source d'énergie de test permet d'obtenir la meilleure sensibilité et la meilleure précision. Afin de réduire l'erreur provoquée par la résistance électrique de contact, la présente invention présente un moyen d'entrée d'impédance du type à six points avec plusieurs électrodes 13,14 et 15 respectivement disposées sur les faces de supérieure et inférieure des deux côtés du corps formant logement 10, et utilise le circuit de détection d'impédance numérique pour réduire l'influence de la résistance électrique de contact au minimum. La présente invention alterne entre la source de courant alternatif à 50 kHz utilisée pour mesurer l'impédance du corps humain et une source d'énergie à courant constant appliqué entre les électrodes 1b et 2b. La tension Vx produite par ce courant passant par l'impédance de corps humain Rx est reliée, au niveau des électrodes la et 2a, au circuit de mesure de tension. Le courant capturé par le circuit de tension est très petit et peut être ignoré. La tension mesurée est la tension Vx aux deux extrémités de Rx, cette tension ne comprenant pas de résistance électrique de contact Rlb et R2b. Sous le courant constant, le rapport de Vx sur Rx est direct et peut être de plus comparé à la résistance électrique standard de la valeur de résistance électrique connue pour obtenir la valeur Rx. Il importe que la sensibilité du circuit de mesure de tension soit élevée. Concernant l'aspect de la résistance électrique de contact, selon si la surface de peau du corps humain est très sèche ou non, il est possible que le circuit de courant constant devienne incapable de maintenir le courant qpnstant en raison d'une trop grande résistance électrique de contact. En dépassant la limite du courant constant, plus la résistance électrique de contact est grande, plus la résistance électrique mesurée du corps Rx est petite. Pour cela, la présente invention utilise un circuit de compensation de courant formé par lc, 2c et Xc pour compenser cette erreur. Quand les résistances électriques de contact Rlb et R2b augmentent, la tension finale V2c augmente également en proportion pour faire augmenter le courant de compensation Ic. Un ajustement approprié peut rendre le courant passant par l'impédance de corps presque inchangé de façon à éliminer la survenance d'une erreur. Comme cela a déjà été mentionné, quand le courant constant dépasse la limite maximale du courant constant, le courant diminue progressivement. Ainsi, la tension pour mesurer l'impédance bioélectrique Rx diminue ou augmente en même temps que l'amplitude de la résistance électrique de contact Rla et Rlb affecte de la précision de Rx.. Dans le cas de l'utilisation d'un dispositif du type à quatre points de l'art antérieur tel que celui représenté sur les figures 5a et 5b, lorsque la résistance électrique de contact augmente pour réduire le courant de Ib à Ib - #I, le courant diminue également de Ix à Ix - #I malgré l'impédance du corps. Cela signifie que la tension finale du corps humain diminue également en proportion pour faire diminuer l'impédance du corps, et cela affecte de ce fait la précision. Lorsque l'on utilise un dispositif du type à six points, lorsque la résistance électrique de contact augmente pour faire diminuer le courant de Ib à Ib - #I, comme le montrent les figures 2a et 2b, l'augmentation de la tension finale V2c de 2a et 2b fait augmenter le courant de compensation Ic à Ic + A I. Cependant, malgré l'impédance du corps, le courant Ix reste presque identique. Par conséquent, le taux de chute de la tension finale de ce courant Ix est plus petit et la précision est meilleure. En se référant à la figure 3, le circuit de détection de pouls 20b de la présente invention comprend des amplificateurs 3a, 3b, qui sont respectivement reliés aux électrodes la, lb et 2a, 2b, un autre amplificateur 4 pour obtenir les données de la différence de potentiel et un processeur de signal de pouls 5 muni d'une programmation de calcul de rythme cardiaque. En utilisation, le signal en provenance des quatre électrodes la, lb, 2a et 2b pressées par les pouces et les index des deux mains de l'utilisateur est transmis par l'intermédiaire des différents amplificateurs et du processeur de signal de pouls pour être transformé en un signal de rythme cardiaque qui est calculé à l'aide d'une programmation de calcul de rythme cardiaque à l' intérieur du processeur de signal de pouls pour être ensuite affiché sur l'écran d'affichage. Pour utiliser la structure mentionnée, l'utilisateur met en route le dispositif et entame un processus de paramétrage du dispositif en entrant ses données personnelles relatives à sa taille, son âge, son sexe et son poids. Il place alors ses pouces, index et médius sur les électrodes six électrodes 13,14 et 15 correspondantes et les pressent de façon simultanée. La façon de positionner les doigts est indiquée en traits mixtes sur la figure 4. Un courant électrique se transmet alors dans le corps humain par l'intermédiaire de l'électrode 14 à gauche et circule en retour vers le circuit de détection de masse graisseuse 20a de la carte de circuit de détection 20 par l'intermédiaire de l'électrode 14 du côté droit. La différence de tension mesurée entre les électrodes 14 de droite et de gauche est utilisée pour calculer la valeur de la résistance électrique du corps humain en fonction de sa hauteur, de son poids, de son âge, ces données étant préalablement entrées dans le dispositif par l'intermédiaire des touches de commande 12. Il est ainsi possible d'obtenir la masse graisseuse de façon précise, et les données mesurées sont affichées sur l'écran d'affichage 11 à l'extérieur du corps formant logement 10. La différence de tension produite par les quatre électrodes 13 et 14 est par ailleurs utilisée pour calculer la valeur du rythme cardiaque par l'intermédiaire d'une programmation de calcul de rythme cardiaque réalisée à l'intérieur du circuit de détection de pouls 20b. La valeur du rythme cardiaque est alors également affichée sur l'écran d'affichage 11. Il doit être bien entendu toutefois que ces exemples sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'Invention dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de la masse graisseuse et du rythme cardiaque d'un individu comprenant une carte de circuit de détection (20) disposée à l'intérieur d'un corps formant logement (10), trois paires d'électrodes (13,14, 15) respectivement disposées sur chaque face externe des deux côtés dudit corps formant logement (10), les positions des paires d'électrodes (13,14, 15) sur chaque côté formant un moyen d'entrée d'impédance du type à six points avec une électrode (13) sur la face de dessus du corps formant logement et deux électrodes (14,15) sur la face de dessous du corps formant logement (10) , chaque électrode étant reliée à une carte de circuit de détection (20) montée à l'intérieur du corps formant logement (10). 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les électrodes (13,14, 15) sont adaptées pour être mise au contact des pouces, des index et des médius d'un utilisateur afin de permettre la transmission d'un courant dans le corps humain par l'intermédiaire desdites électrodes (13,14, 15) et d'un courant en retour vers un circuit de détection (20a) adapté pour calculer une valeur de résistance électrique du corps humain en fonction du signal reçu afin de déduire un rapport de masse graisseuse. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un circuit de détection de pouls (20b) comprenant deux amplificateurs (3a) et (3b) reliant respectivement aux électrodes (la, 1b) et (2a, 2b), un troisième amplificateur (4) pour les données relatives à la différence de potentiel, un processeur de signal de pouls (5) muni d'une programmation de calcul de rythme cardiaque, et un écran d'affichage (11) de la valeur du rythme cardiaque calculé.