Electrode pour stimulateur neuromusculaire

Domaine de l'invention

La présente invention concerne le domaine de la stimulation neuromusculaire et plus particulièrement les électrodes utilisées à cet effet.

Etat de la technique

On connaît divers types d'électrodes qui peuvent être utilisées pour la stimulation neuromusculaire. Les muscles ou les nerfs sont stimulés au moyen d'un courant qui transite à travers une paire d'électrodes de stimulation. A titre d'exemple, on peut utiliser des électrodes de dimensions 5 x 5 cm2 et un courant d'environ 120 mA. Pour obtenir ce courant, il faut appliquer une tension d'environ 60 V à 150 V entre les deux électrodes sachant que l'on observe une chute de tension d'environ 20 V à 30 V au niveau des tissus internes. Le reste, soit 30 V à 130 V, est utilisé par les deux systèmes électrode-peau. La tension se situe donc entre 15 V et 65 V au niveau de chaque système électrode-peau.

Les électrodes de l'état de la technique présentent l'inconvénient d'induire des sensations d'inconfort pour l'utilisateur, voire même des brûlures dans certains cas (p.ex. utilisation d'électrodes pour la défibrillation cardiaque). Ces problèmes ont pour origine le fait que la densité de courant n'est pas uniforme dans la zone de contact électrode-peau.

II existe donc un besoin de pouvoir remédier à cette situation.

Résumé de l'invention

Ainsi, un but de l'invention est d'améliorer les dispositifs de stimulation connus.

Un autre but de la présente invention vise à réduire, voire à éliminer, les problèmes précités dus à l'absence d'uniformité de la densité de courant.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de modes d'exécution de celle-ci et de figure schématique dans lesquelles

La figure 1 représente une vue en coupe d'une électrode selon l'invention posée sur la peau d'un patient.

Ainsi l'électrode pour stimulateur neuromusculaire comprend une couche conductrice 1 , p.ex. en métal, disposée sur une couche résistive 2, la face inférieure de la couche résistive 2 étant destinée à contacter la peau d'un utilisateur 3. En dessous de l'électrode, on a encore représenté de façon schématique un muscle 4 destiné à être stimulé.

L'électrode selon l'invention se caractérise en ce que l'impédance spécifique Z _n de la couche résistive 2 est au moins égale à la moitié de l'impédance spécifique moyenne Z _u de la portion de derme devant contacter la face inférieure de la couche résistive 2.

Dans la présente demande, la notion de "couche résistive" doit se comprendre comme toute couche qui présente une certaine impédance.

On a en effet observé de manière surprenante qu'une densité de courant quasi uniforme au niveau de l'interface électrode-peau peut être observée si l'impédance spécifique de la couche résistive Z _r est au moins égale à la moitié de l'impédance spécifique moyenne Z _u de la portion de derme.

De préférence, l'impédance spécifique Z _r de la couche résistive 2 est au moins égale à l'impédance spécifique moyenne Z _u de la portion de derme devant contacter la face inférieure de la couche résistive 2.

II convient de relever que les électrodes connues de l'état de la technique ont une impédance spécifique, typiquement de l'ordre de 500 ω cm ² , qui est bien inférieure à l'impédance spécifique moyenne Z _u de la portion de derme devant contacter la face inférieure de la couche résistive.

L'utilisation d'une faible impédance pour les électrodes permet de minimiser la source de tension.

Il en résulte qu'avec les électrodes de l'état de la technique, seule une petite fraction de la tension générée au niveau du système électrode-peau est utilisée sur les électrodes, la plus grande fraction de tension se retrouvant au niveau des tissus biologiques, ce qui a pour conséquence que la distribution de courant est en grande partie déterminée par l'impédance spécifique des tissus biologiques. Etant donné que cette dernière varie d'un point à l'autre de la peau, notamment à cause de la présence de canaux sudoripares, de la variation de son épaisseur, de l'invagination autour des poils, de son état de propreté, de son humidité, de la perfusion et de la vasodilatation périphérique, il en résulte que la densité de courant n'est pas uniforme au niveau du système électrode-peau.

Dans le cadre de la présente invention, on entend par " impédance spécifique moyenne Z _u de la portion de derme ", l'impédance spécifique vue par l'électrode au niveau de l'interface électrode-peau. Elle peut être évaluée en mesurant la densité de courant sous une électrode métallique de même forme appliquée directement au même endroit sur la peau. L'impédance spécifique moyenne Z _u de la portion de derme est déterminée aussi bien par la géométrie du système électrode-peau que par les impédances des différents tissus.

De préférence, l'impédance spécifique Z _r de la couche résistive est au moins égale à 2000 ω cm ² pour un système comprenant des électrodes de 25 cm ² et qui utilise une tension de 10 V au niveau de l'électrode.

En choisissant une valeur de l'impédance spécifique de la couche résistive Z _r suffisamment élevée, le courant transitant au niveau de l'interface électrode-peau est essentiellement imposé par la valeur de l'impédance spécifique de la couche résistive Z _n , ce qui permet d'obtenir une densité de courant relativement uniforme au niveau du système électrode-peau. En d'autres termes, plus l'impédance de la couche résistive sera "dominante" par rapport à l'impédance de la peau, plus la densité de courant sera uniforme au niveau du système électrode-peau. Avec une

impédance spécifique de la couche résistive égale à la moitié de l'impédance spécifique moyenne Z _u de la portion de derme devant contacter la face inférieure de la couche résistive 2, l'effet d'uniformisation de la densité de courant est minimal, tandis que si le rapport est de l'ordre de 10, l'effet d'uniformisation est beaucoup plus important.

En effet, lorsque le courant est essentiellement imposé par l'impédance de la couche résistive Z _r , sa valeur est constante et la densité de courant uniforme car l'impédance de la couche résistive Z _r est une constante. En revanche, si le courant était essentiellement imposé par l'impédance moyenne Z _u de la portion de derme, comme c'est le cas avec les électrodes de l'état de la technique, sa valeur serait variable, et la densité de courant non-uniforme, car l'impédance moyenne Z _u est variable. Plus précisément, chaque point du derme se situant sous l'électrode se caractérise par une impédance Z _p qui lui est spécifique et qui le plus souvent diffère de l'impédance des points voisins. Ainsi, lorsque le courant est imposé par Z _p (ou Z _u ), la densité de courant varie d'un point à l'autre de l'interface électrode-peau.

Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, l'épaisseur de la couche résistive de l'électrode est inférieure à 2 mm.

Il va de soi que l'invention ne se limite pas aux exemples et valeurs précédemment exposés, le choix de l'impédance spécifique de la couche résistive pouvant varier en fonction de l'utilisation envisagée (stimulation musculaire pour application de le domaine du sport, défibrillation, iontophorèse, etc.).

L'on sait effectivement que l'impédance de la peau est influencée par la fréquence de la stimulation. Lors d'une stimulation à basse fréquence, la peau présente une forte impédance spécifique moyenne tandis que lors d'une stimulation à haute fréquence, l'impédance spécifique moyenne de la peau est faible. En conséquence, l'on peut adapter l'impédance spécifique de la couche résistive, en appliquant les principes de la présente invention, à l'impédance spécifique de la peau qui elle-même dépend de la fréquence de stimulation prévue.

A titre d'exemple, dans le cas de la défibrillation, on utilise des impulsions à haute fréquence, d'où une impédance spécifique faible de la portion de derme devant contacter la face inférieure de la couche résistive. Comme dans le cas de la défibrillation on observe souvent la présence de brûlures sur la zone de peau proche du bord de l'électrode, le principe de l'invention permet d'uniformiser effectivement la densité de courant et d'éviter de telles brûlures.

Comme indiqué ci-dessus, l'électrode selon l'invention peut s'utiliser avec tous types de stimulateurs, comme par exemple celui décrit dans US 6,324,432 ou avec les stimulateurs de la gamme commercialisée sous le nom Compex ® (dénommés MI-SPORT, SPORT ELITE, ENERGY, MI-FITNESS, FULL FITNESS, FITNESS, DUOFIT, VITALITY, BODY), incorporés par référence dans la présente demande.

En appliquant les principes de l'invention, on peut également envisager l'utilisation d'électrodes capacitives au lieu d'électrodes résistives. En effet, ce qui est important c'est que ce soit l'impédance de la couche résistive en contact avec la peau qui domine afin de dicter et uniformiser la densité de courant, que l'impédance dominante soit résistive ou capacitive. Ainsi, la couche résistive peut être réalisée par une couche capacitive.