COURANT INTRACORPOREL

La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'acquisition d'un signal biologique. La présente invention concerne également les techniques de transmission de données IBAN ("Intra Body Area Network)" du type décrit dans brevet européen EP 0 824 799 et dans le document "Personal Area Networks (PAN) - Near-Field Intra-Body Communication", de Thomas Guthrie Zimmerman, Massachusetts Institute of Technology, septembre 1995.

La figure 1 illustre schématiquement un système IBAN comprenant un émetteur Dl, un récepteur D2 , et le corps HB d'un sujet comme support de transmission. L'émetteur Dl comprend une électrode externe 0E1, ou électrode d'environnement, une électrode interne IE1, ou électrode de corps, et un générateur de tension SG relié aux deux électrodes . Le récepteur D2 comprend également une électrode externe 0E2 et une électrode interne IE2.

Le générateur SG de l'émetteur Dl crée un potentiel oscillant VI entre les électrodes 0E1, IE1. Un champ électrique EF se forme entre l'électrode interne IE1 et le corps HB du sujet, et entre l'électrode externe 0E1 et l'environnement. Le corps HB est considéré comme une grande plaque de condensateur pouvant être chargée et déchargée par l'émetteur Dl . L'environnement est schématisé par le sol, et présente un potentiel de référence considéré comme formant la masse GND du système IBAN. La charge électrique appliquée au corps du sujet lui confère un potentiel différent de celui de l'environnement, ce qui entraîne l'apparition d'un champ électrique EF entre le corps et l'environnement et entre le corps et le récepteur D2. Une tension V2 apparaît sur l'électrode IE2 du récepteur D2. Un circuit de réception RCT mesure la tension V2 , relativement au potentiel de l'électrode externe 0E2. La figure 2 est une représentation du réseau IBAN de la figure 1 sous forme de réseau électrique capacitif et résistif. Une capacité Cl représente le couplage capacitif entre l'électrode interne IE1 du dispositif Dl et une zone du corps la plus proche de cette électrode, schématisée par un point PHI. Une capacité C2 représente le couplage capacitif entre l'électrode interne IE2 du dispositif D2 et une zone du corps la plus proche de cette électrode, schématisée par un point P2. Une capacité C3 représente le couplage capacitif entre l'électrode externe 0E1 du dispositif Dl et l'environnement. Une capacité C4 représente le couplage capacitif entre l'électrode externe 0E2 du dispositif D2 et l'environnement. Une capacité C5 représente le couplage capacitif entre les électrodes 0E1 et IE1. Une capacité C6 représente le couplage capacitif entre les électrodes 0E2 et IE2, et une capacité C7 représente le couplage capacitif entre les pieds et l'environnement. D'autres capacités de couplage figurant dans le modèle du Massachusetts Institute of Technology ne sont pas représentées ici dans un souci de simplicité.

Le corps est par ailleurs considéré comme un nœud purement résistif schématisé par des résistances RI, R2, R3, R4, R5. Les résistances RI et R2 sont en série et passent par un point milieu fictif P3. Elles illustrent la résistance électrique totale du corps entre les points PI et P2. En supposant par exemple que l'utilisateur couple capacitivement les dispositifs Dl et D2 au moyen de ses mains droite et gauche, la résistance RI est la résistance du bras droit et de l'épaule droite, et la résistance R2 est la résistance de l'épaule gauche et du bras gauche, le point milieu P3 se situant entre les deux épaules. La résistance R3 relie le point P3 à un point fictif P4 au voisinage du bassin et représente la résistance du thorax. Les résistances R4 et R5 sont en parallèle relient chacune le point P4 à un point fictif P5 couplé à l'environnement par la capacité C7, et représentent les résistances séries des jambes gauche et droite.

Lorsque la tension VI est appliquée aux électrodes IE1, 0E1, un courant est émis par le générateur de tension SG. Une première fraction la de ce courant traverse la capacité C5 pour atteindre l'électrode externe 0E1, et une seconde fraction Ib de ce courant est injectée dans le corps à travers la capacité Cl, pour former un courant intracorporel . Une fraction le du courant Ib traverse la résistance RI, la résistance R3 du thorax et les résistances R4, R5 des jambes, puis la capacité Cl, pour ensuite rejoindre l'électrode externe 0E1 du dispositif Dl en passant par l'environnement et la capacité C3, l'environnement étant représenté par des traits pointillés. Une autre fraction Id du courant Ib traverse les résistances RI, R2 et la capacité Cl pour atteindre l'électrode interne IE2 du dispositif D2, puis traverse le dispositif D2 et rejoint l'électrode externe 0E1 du dispositif Dl en passant par l'environnement et la capacité C3, comme également représenté par des traits pointillés. Les résistances R3+R4 ou R3+R5 peuvent être très supérieures à la résistance R2, et le courant le très inférieur au courant Id. Le courant intracorporel Id génère la tension V2 aux bornes des électrodes IE2, OE2, et celle-ci est mesurée par le circuit de réception RC . Pour transférer des données du dispositif Dl au dispositif D2 , l'amplitude de la tension VI est modulée par un signal porteur de données. La modulation d'amplitude se retrouve dans le courant Id et dans la tension V2. Le dispositif D2 démodule le courant Id ou la tension V2 et en extrait le signal de données.

Le courant Id est de très faible valeur, ainsi que la tension V2 , généralement de l'ordre du millivolt à quelques millivolts. Grâce aux progrès réalisés dans le domaine de la microélectronique, on réalise aujourd'hui des circuits intégrés sur microplaquette de semi-conducteur capables de détecter un signal alternatif de très faible valeur et d'en extraire un signal de modulation porteur de données, pour mettre en œuvre des applications IBAN. A titre d'exemple, les circuits intégrés MCP2030 et MCP2035 "Analog Front- End Device for BodyCom Applications" commercialisés par la société Microchip sont spécifiquement conçus pour des applications IBAN. Un réseau IBAN permet à des dispositifs proches du corps d'échanger des données. Il est connu notamment d'utiliser un réseau IBAN pour véhiculer un paramètre biologique mesuré au moyen d'un capteur, par exemple un capteur de rythme cardiaque, jusqu'à un dispositif de collecte d'information. Dans ce cas, le capteur cardiaque est équipé d'un émetteur Dl et le dispositif de collecte est équipé d'un récepteur D2. Une liaison de données IBAN est établie entre capteur et le dispositif de collecte. Ce dernier est équipé de moyens de mémorisation, d'analyse, et/ou d'affichage du rythme cardiaque, ou de transmission de celui-ci à un dispositif distant.

Il est également connu d'utiliser le signal cardiaque comme moyen d'identification d'une personne. Notamment, la société Bionym basée à Toronto a développé un produit appelé "HeartID", comprenant des moyens d'identification biométrique basés sur l'analyse du signal cardiaque. Un tel procédé est mis en œuvre au moyen d'un capteur de signal cardiaque dédié, se présentant sous la forme d'un périphérique d'ordinateur personnel.

La présente invention repose sur la découverte qu'il est possible d'utiliser un courant intracorporel mis en œuvre pour une transmission de données IBAN, pour capturer une information biologique .

La présente invention concerne plus particulièrement un dispositif récepteur à courant intracorporel comprenant des moyens pour collecter, par couplage capacitif, un signal alternatif fonction d'un courant ayant traversé tout ou partie du corps d'un sujet, et des moyens pour extraire des données du signal alternatif collecté, le dispositif comprenant comprend en outre des moyens pour extraire du signal alternatif un signal biologique généré par le corps du sujet et modulant l'amplitude du signal alternatif. Selon un mode de réalisation, le dispositif est configuré pour extraire ou extrapoler du signal biologique au moins un paramètre biologique ou une information biologique. Selon un mode de réalisation, le paramètre biologique est un paramètre intervenant dans la transformation du signal cardiaque en signal biologique.

Selon un mode de réalisation, le paramètre biologique consiste dans les variations de la pression artérielle du sujet.

Selon un mode de réalisation, le paramètre biologique est le rythme cardiaque du sujet. Selon un mode de réalisation, l'information biologique comprend au moins une variation du signal BS à un instant déterminé du cycle cardiaque .

Selon un mode de réalisation, le dispositif est configuré pour élaborer une donnée d'identification biométrique du sujet à partir d'un ou plusieurs paramètres biologiques et/ou une ou plusieurs informations biologiques .

Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend des moyens pour émettre des données en appliquant au corps du sujet, par couplage capacitif, un signal alternatif modulé par un signal de données.

Des modes de réalisation de l'invention concernent également un système à courant intracorporel comprenant : un dispositif émetteur comprenant des moyens pour appliquer au corps d'un sujet, par couplage capacitif, un premier signal alternatif, et des moyens pour émettre des données par l'intermédiaire du premier signal alternatif, et un dispositif récepteur selon l'invention, pour collecter, par couplage capacitif, un second signal alternatif, et extraire du second signal alternatif des données émises par le dispositif émetteur, dans lequel le dispositif récepteur est configuré pour au cours d'une phase d'initialisation, échanger des données avec le dispositif émetteur, et au cours d'une phase d'acquisition, extraire le signal biologique du second signal alternatif.

Selon un mode de réalisation, au moins l'un des deux dispositifs est agencé dans un objet portatif. Des modes de réalisation de l'invention concernent également un procédé d'acquisition d'un signal biologique généré par le corps d'un sujet, comprenant les étapes consistant à : appliquer au corps du sujet un premier signal électrique alternatif, au moyen d'un dispositif émetteur comprenant des moyens pour appliquer le premier signal alternatif au corps du sujet par couplage capacitif, et des moyens pour émettre des données par l'intermédiaire du premier signal alternatif ; collecter un second signal alternatif fonction d'un courant ayant traversé tout ou partie du corps du sujet, au moyen d'un dispositif récepteur comprenant des moyens pour collecter, par couplage capacitif, le second signal alternatif, et des moyens pour extraire des données du signal alternatif collecté ; et extraire le signal biologique du second signal alternatif, en tant que signal modulant l'amplitude du second signal alternatif. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend les étapes consistant à : au cours d'une phase d'initialisation, échanger des données avec le dispositif émetteur, au moyen du dispositif récepteur, et au cours d'une phase d'acquisition, extraire le signal biologique du second signal alternatif, au moyen du dispositif récepteur, en tant que signal modulant l'amplitude du second signal alternatif .

Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape consistant à extraire ou extrapoler du signal biologique au moins un paramètre biologique ou une information biologique. Selon un mode de réalisation, le paramètre biologique est un paramètre intervenant dans la transformation du signal cardiaque en signal biologique.

Selon un mode de réalisation, le paramètre biologique consiste dans les variations de la pression artérielle du sujet ou le rythme cardiaque du sujet. Des modes de réalisation du procédé d'acquisition de signal biologique et de dispositifs selon l'invention seront décrits dans ce qui suit, à titre non limitatif, en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :

la figure 1 précédemment décrite représente schématiquement un réseau IBAN,

la figure 2 précédemment décrite est le schéma électrique du réseau IBAN de la figure 1,

- la figure 3 est le schéma électrique d'un mode de réalisation d'un système IBAN selon l'invention,

- la figure 4a représente une courbe des variations de pression artérielle en fonction du cycle cardiaque,

- la figure 4b représente une tension alternative appliquée en un point du corps d'un sujet,

- la figure 4c représente une tension alternative collectée en un autre point du corps du sujet,

- la figure 4d est une vue dilatée d'un signal biologique présent dans la tension alternative de la figure 4c,

- les figures 6 et 7 représentent des modes de réalisation d'un émetteur et d'un récepteur du dispositif de la figure 3,

- la figure 8 représente un autre mode de réalisation d'un système IBAN selon l'invention,

- les figures 9 et 10 représentent des modes de réalisation d'un émetteur et d'un récepteur du système de la figure 7,

- la figure 11 est un chronogramme illustrant le fonctionnement du système IBAN de la figure 8, et la figure 12 illustre une application d'un système IBAN selon 1 ' invention .

La figure 3 est un schéma électrique simplifié d'un mode de réalisation d'un système IBAN selon l'invention. Le système comprend un dispositif émetteur D3 et un dispositif récepteur D4. L'émetteur D3 comprend une électrode interne IE1, une électrode externe 0E1, et un générateur de tension SG. Le générateur SG applique aux électrodes IE1, 0E1 une tension alternative VI dont la fréquence d'oscillation Fc peut être de préférence comprise entre 100 KHz et 20 MHz, par exemple la fréquence normalisée de 13,56 MHz utilisée dans les communications NFC ("Near Field Communication") .

Le récepteur D4 comprend une électrode interne IE2, une électrode externe OE2 et un circuit de réception 10 selon l'invention. Le circuit de réception 10 comprend une entrée reliée à l'électrode IE2 et une borne de potentiel de référence reliée à l'électrode OE2, et est configuré pour extraire un signal biologique BS d'une tension V2 apparaissant entre les électrodes IE2 et OE2 lorsque la tension VI est émise par l'émetteur D3. La surface des électrodes peut varier selon l'application visée et les conditions de mise en œuvre du système, de quelques millimètres carrés à quelques centimètres carrés. Dans des modes de réalisation, ces électrodes peuvent être associées à des bobines d'antenne pour former des circuits résonnants. Dans d'autres modes de réalisations, ces électrodes peuvent être remplacées par des antennes et de façon générale par tout moyen permettant d'émettre ou de capter un champ électrique.

On suppose ici que l'électrode IE1 est couplée capacitivement à un point PI du corps HB d'un sujet, et que l'électrode IE2 est couplée capacitivement à un point P2 du corps. Les points PI, P2 sont fictifs et modélisent des zones de couplage inductif entre chacune des électrodes IE1, IE2 et le corps du sujet. Sous l'effet du champ électrique généré par la tension VI, une boucle de conduction traversant le corps du sujet est créée. Comme décrit plus haut en relation avec la figure 2, cette boucle de conduction peut comprendre :

- une capacité de couplage Cl entre l'électrode IE1 et le point PI, une résistance R entre les points PI et P2, représentant la résistance électrique du corps (équivalente à la somme des résistances RI et R2 de la figure 2),

- une capacité C2 entre le point P2 et l'électrode IE2,

- une capacité C6 entre l'électrode IE2 et l'électrode 0E2,

- une capacité C4 entre l'électrode 0E2 et l'environnement,

- un chemin de conduction passant par l'environnement, schématisé par des traits pointillés, et

- une capacité C3 entre l'environnement et l'électrode OE1.

L'environnement est par exemple le sol, si le sujet se tient debout sans toucher des objets se trouvant dans son environnement, ou tout élément de l'environnement offrant un chemin de conduction entre les électrodes externes OE1, OE2. D'autres chemins de conduction ou "chemins de fuite" passant ou non par le corps, tels que les chemins de conduction passant par les jambes et des capacités C5 et Cl montrées sur la figure 2, n'ont pas été représentés sur la figure 3 dans un souci de simplicité.

Sous l'effet de la tension VI et du champ électrostatique que celle- ci génère autour du sujet, relativement au potentiel électrique de l'environnement, un courant Ib est injecté au point PI du corps. L'électrode IE2 collecte alors un courant Id représentant une fraction du courant Ib, en raison des fuites de courant dans d'autres boucles de conduction. Le courant Id est fonction de la résistance R du corps et génère la tension V2 entre les électrodes IE2 et OE2 du récepteur D4. Une partie Idl du courant Id traverse la capacité C6 et une partie Id2 du courant Id traverse le circuit de réception 10. Le courant Id rejoint ensuite l'électrode OE1 en passant par la capacité C4, l'environnement (chemin représenté par des traits pointillés) et la capacité C3. Selon les constatations sur lesquelles se fonde l'invention, le courant Id collecté par l'électrode IE2 présente une modulation d'amplitude liée aux variations de la résistance R du corps entre les points PI et P2, et ces variations de résistance sont fonction des variations de la pression artérielle du sujet. Sur le schéma de la figure 3, la résistance R du corps entre les points PI et P2 est donc représentée comme une résistance variable dont la valeur fluctue avec la pression artérielle. Il s 'ensuite une modulation correspondante du courant Id2 et de la tension V2.

Des modes de réalisation de l'invention se fondent sur cet effet technique d'origine biologique, qui est illustré schématiquement sur les figures 4a à 4B. La figure 4a est une courbe représentant les variations de pression artérielle BP du sujet en fonction de son cycle cardiaque. La courbe BP présente un pic Hl pendant la phase de systole suivi d'un creux H2 pendant la phase de diastole, le pic Hl et le creux H2 tels que représentés pouvant avoir des formes diverses en fonction du sujet. La figure 4b montre la forme de la tension alternative VI générée par le dispositif IE1. On suppose ici que la tension VI n'est pas modulée en amplitude, et présente donc une amplitude constante. La figure 4c montre la forme de la tension alternative V2 détectée par le circuit 10 sur l'électrode IE2 du récepteur D4. L'enveloppe du signal V2 présente une modulation d'amplitude de faible valeur, généralement de l'ordre de quelques microvolts, qui peut être noyée dans du bruit de fond. Ce bruit de fond, non représenté sur la figure, peut être aléatoire ou synchrone, il peut notamment être généré par des équipements électriques 50 ou 60 Hz se trouvant dans l'environnement du sujet. Après suppression du bruit, le signal V2 apparaît comme le résultat d'une modulation d'amplitude du signal VI par un signal biologique BS, qui forme donc un signal d'enveloppe du signal V2. Le signal BS reflète les variations du courant Id en fonction des variations de la résistance R du corps, elle-même variant en fonction de la pression artérielle. La figure 4d est une vue dilatée des variations de l'amplitude de la tension V2 au voisinage de sa valeur maximale. Le signal biologique BS est généré par le corps du sujet et présente des variations inverses de celles de la pression artérielle BP, ce qui indique que la résistance R du corps diminue lorsque la tension artérielle augmente .

Ainsi, le circuit de réception 10 du dispositif D4 est configuré pour extraire le signal BS du signal V2, en utilisant toute technique appropriée d'extraction d'enveloppe, incluant la suppression de la porteuse Fc et l'élimination du bruit aléatoire ou synchrone pouvant masquer le signal BS .

La figure 5 représente schématiquement et à titre non limitatif un exemple possible de relation entre le signal biologique BS, les variations de pression artérielle BP, et divers paramètres biologiques Bi (Bl, B2 , B3,...) qui contribuent à l'existence et à la forme du signal BS . On distingue à l'origine du signal BS deux paramètres de base B0 et Bl . B0 est le signal cardiaque CS (ou électrocardiogramme) et Bl est la fréquence cardiaque Fcd, égale à l'inverse de la période cardiaque Tcd.

On propose ici à titre non limitatif et expérimental une modélisation du système biologique que représente le corps, dans laquelle le corps est considéré comme comprenant un ensemble de "fonctions de transfert" FT(Bi) (ou fonctions de transformation) fonction chacune d'un paramètre biologique Bi et qui, à partir des deux paramètres biologiques de base B0 et Bl, conduisent à l'obtention du signal biologique BS mesurable avec la technique d'extraction précitée. Il sera noté que ce qui est exposé ici en relation avec la figure 5 ne concerne que certains aspects de certains modes de réalisation de l'invention et repose sur des hypothèses nécessitant des travaux de recherches et de développements ultérieurs pour leur exploitation à des fins applicatives. La présente invention ouvre donc un large domaine d'exploration et des possibilités applicatives étendues nécessitant des études complémentaires.

On a représenté dans un souci de simplicité seulement quatre fonctions de transformation FT(B2), FT(B3), FT(B5), FT(B6) . Les fonctions FT(B2), FT(B3)) sont cumulatives et transforment le signal cardiaque CS en variations de pression artérielle BP. Les variations BP de la pression artérielle sont elles-mêmes considérées comme un paramètre biologique intermédiaire B5. Les fonctions FT(B5), FT(B6) sont également cumulatives et transforment les variations de pression artérielle BP en signal biologique BS mesurable. Les paramètres biologiques Bi sont considérés comme pouvant être extraits ou extrapolés du signal BS. Dans certains cas, l'extraction ou l'extrapolation d'un paramètre biologique Bi peut nécessiter la connaissance de toute ou partie des autres paramètres biologiques.

Le paramètre biologique B2 représente par exemple la forme du cœur, sa tonicité, la qualité des muscles cardiaques, et indirectement l'âge du sujet. La fonction FT(B2) représente par exemple de façon générale l'aptitude du cœur à transformer le signal cardiaque en variations de pression artérielle. Le paramètre B3 représente par exemple l'activité du sujet au moment où le signal biologique BS est mesuré, et la fonction FT(B3) représente par exemple l'influence de l'activité du sujet sur les variations de sa pression artérielle. Par exemple, le signal de pression artérielle BP peut varier différent selon que le sujet est au repos, lorsqu'il saute sur la jambe droite ou la jambe gauche, lorsqu'il marche, lorsqu'il court, etc. Le paramètre B5 représente par exemple l'irrigation des tissus du corps dans la région par laquelle passe le courant Ib, et la fonction FT(B5) représente par exemple une fonction de transformation des variations de pression artérielle en variations de la résistivité du tissu dans la région traversée par le courant Ib, qui peut varier selon que le tissu et bien irrigué ou non. Le paramètre B6 représente par exemple l'état d'hydratation du sujet, et la fonction FT(B6) représente par exemple une fonction de transformation des variations de pression artérielle en variations de la résistivité du tissu dans la région traversée par le courant Ib, qui peut varier selon que le tissu et bien hydraté ou non. La connaissance du signal BS peut permettre d'extraire ou d'extrapoler certains des paramètres biologique, de manière simple ou plus complexe selon le paramètre recherché. Par exemple, la connaissance du signal BS peut tout d'abord permettre de déterminer la fréquence cardiaque Fcd, qui est également la fréquence du signal BS . Par ailleurs, en supposant que les fonctions de transformation FT(B5), FT(B6) ne sont pas actives, le signal BS permet de retrouver le signal de pression artérielle BP, l'un étant l'inverse de l'autre. De façon plus complexe, les fonctions FT(B5), FT(B6) peuvent être étalonnées par des mesures des variations de la pression artérielle BP au moyen d'un instrument approprié, tout en mesurant le signal BS, et par corrélation entre la forme du signal BS et les variations mesurées de la pression artérielle. De même, une mesure du signal cardiaque CS au moyen d'un instrument approprié peut permettre d'établir une relation entre la forme précise du signal cardiaque CS et celle du signal BS, ou entre la forme précise du signal cardiaque CS et la forme de la courbe des variations de pression artérielle BP, ce qui peut ensuite permettre d'extrapoler le signal cardiaque CS du signal biologique BS . La connaissance du signal BS peut également permettre d'extraire ou d'extrapoler de ce signal des informations biologiques Ii, qui sont directement ou indirectement représentatives de paramètres biologiques Bi . Par exemple, la pente de la variation du signal BS en un premier point de la courbe du signal BS, ou dérivée locale du signal BS, peut constituer une première information biologique II, la dérivée locale du signal BS en second point de la courbe du signal BS peut constituer une seconde information biologique 12, la dérivée en un troisième point de la courbe une troisième information biologique 13, la dérivée en un quatrième point de la courbe une quatrième information biologique 14, etc.. Ces divers points de mesure de la dérivée peuvent être aisément repérés sur la courbe du signal BS en se référant au cycle cardiaque, qui est également le cycle du signal BS . Les informations Ii extraites de cette manière du signal BS sont représentatives des variations de la pression artérielle BP, comme on le voit sur la figure 5, mais les variations des informations II à 14 dans le temps peuvent elles-mêmes constituer d'autres informations biologiques représentatives d'une évolution des paramètres biologiques B2, B3, B5, B6. En d'autres termes, pour le même sujet, le même signal cardiaque peut se traduire, à des instants différents, par des variations différentes de la pression artérielle en fonction de l'état du cœur du sujet (paramètre B2) ou de l'activité du sujet (paramètre B3) , et une même variation de la pression artérielle peut se traduire, à des instants différents, par des variations différentes de la conductivité du tissu en fonction de l'irrigation du tissu (paramètre B5) ou de l'hydratation du tissu (paramètre B6) . Les figures 6 et 7 représentent respectivement un mode de réalisation du émetteur D3 et du récepteur D4. L'émetteur D3 comprend un circuit de contrôle CNT assurant l'activation et la désactivation du générateur SG et optionnellement le réglage de l'amplitude du signal VI. Le circuit de réception 10 du dispositif D4 comprend une chaîne 20 d'acquisition du signal biologique BS, un processeur CPU et une mémoire programme MEM. La mémoire MEM comprend le système d'exploitation du processeur CPU et un programme BEPG d'extraction du signal BS . La chaîne d'acquisition 20 comprend une capacité de découplage CC, un amplificateur faible bruit LNA ("Low Noise Amplifier"), un filtre passe-bande FM et un convertisseur analogique/numérique ADC dont la sortie est relié à un port du CPU. L'amplificateur LNA est relié à l'électrode IE2 par l'intermédiaire de la capacité de découplage CC. La sortie de l'amplificateur est reliée à l'entrée du convertisseur ADC par l'intermédiaire du filtre passe-bande FM. L'amplificateur LNA peut être un amplificateur de tension et amplifier la tension V2, ou un amplificateur de courant et amplifier la fraction Id2 du courant Id qui le traverse, le signal en sortie de la chaîne d'acquisition étant dans tous les cas un signal S(BS) qui est l'image du courant Id ainsi que l'image de la tension V2.

Le filtre FM présente une bande passante centrée sur la fréquence porteuse Fc pour éliminer les bruits situés en dehors de la bande de fréquences IBAN, tel que le bruit à 50 Hz ou 60 Hz généré par des équipements électriques et le bruit aléatoire, et ne laisser passer que la porteuses Fc et le signal biologique BS . Par exemple, si la fréquence Fc est de 10 MHz, le filtre FM est centré sur 10 Mhz avec une bande passante allant de 9 à 11 Mhz, pour fournir au convertisseur ADC un signal "propre" S(BS) ayant une bande centrale à 10 MHz et des bandes latérales portant le signal biologique BS .

Le programme BEPG exécuté par le processeur CPU assure ensuite la démodulation et le filtrage passe-bas du signal S(BS), la démodulation permettant de supprimer la porteuse Fc et le filtrage permettant d'extraire le signal biologique BS du signal démodulé. Dans une variante de réalisation, ces étapes de démodulation et de filtrage passe-bas peuvent être réalisées avec un démodulateur analogique et un filtre passe-bas agencés entre le filtre FM et le convertisseur ADC.

Dans un mode de réalisation, la mémoire MEM comporte en outre un programme d'analyse biologique BAPG permettant au processeur CPU d'extraire ou d'extrapoler du signal biologique BS un paramètre biologique Bi ou une information biologique Ii du type précédemment décrit, ou tout autre paramètre ou information biologique susceptible d'être ultérieurement mis en évidence, que le processeur peut éventuellement fournir sur un port de sortie.

Le programme d'analyse biologique BAPG est par exemple configuré pour extraire la fréquence cardiaque Fcd du signal BS, par mesure de la fréquence de ce signal. Le programme BAPG peut aussi utiliser une base de données stockée dans la mémoire MEM, élaborée pendant une phase d'étalonnage, ou une fonction d'extrapolation mise au point par des expérimentations, pour reconstituer le signal cardiaque CS du sujet à partir du signal BS . Le programme BAPG peut aussi rechercher dans le signal biologique BS l'un des autres paramètres biologiques Bi décrits plus haut.

Dans un mode de réalisation, la mémoire MEM comporte également un programme d'application biologique APG qui utilise le signal biologique BS, le paramètre biologique Bi ou l'information biologique Ii fourni par le programme BAPG, pour obtenir un résultat R(Bi, Ii) que le processeur CPU peut éventuellement fournir sur un port de sortie. Le programme d'application APG peut par exemple être :

- un programme de surveillance de la santé du sujet, qui compare la courbe du signal BS à un instant donné avec une courbe du signal BS mémorisée à un instant antérieur, ou qui compare un paramètre biologique Bi ou une information biologique Ii fourni par le programme BAPG, à un paramètre biologique Bi ou une information biologique Ii mesuré antérieurement, ou un paramètre ou information biologique de référence relatif à l'état de santé du sujet. Le résultat R peut alors consister dans une information sur l'état de santé du sujet ;

- un programme de détection d'endormissement, qui supervise le signal BS . A cet effet, le programme peut utiliser une combinaison de paramètres biologiques Bi et d'information biologiques Ii pouvant être extraits du signal BS, par exemple la fréquence cardiaque Fcd et des dérivées locales du signal BS . Le résultat R(Bi, Ii) peut alors consister dans une alerte, pouvant être envoyée à un dispositif externe afin de générer une alarme visuelle ou sonore ;

- un programme exécutant des étapes d'identification biométrique du sujet. Dans ce cas, le programme APG génère à partir du signal BS une donnée d'identification biométrique du sujet. Cette donnée d'identification est par exemple un modèle ou gabarit ("template") qui définit la forme générale du signal BS, considérée comme unique et propre au sujet, à l'instar des variations du signal cardiaque CS, déjà utilisées dans l'état de la technique comme signal d'identification biométrique. Le programme APG peut utiliser toute méthode connue pour définir ce gabarit, par exemple utiliser un ensemble de dérivées locales du signal BS permettant de définir le modèle. Le programme APG compare ensuite cette signature avec une signature précédemment mémorisée, et fournit un résultat positif ou négatif (succès ou échec) .

- un programme de cryptographie utilisant comme clé de cryptage une ou plusieurs informations biologiques Ii obtenues à partir du signal BS, par exemple une ou plusieurs dérivées locales du signal BS. Le résultat R peut alors être le résultat de la transformation d'une donnée ou d'un message par la fonction de cryptographie.

La figure 8 représente schématiquement un autre mode de réalisation d'un système IBAN selon l'invention. Le dispositif émetteur D3 est remplacé par un dispositif émetteur-récepteur D5 et le dispositif récepteur D4 est remplacé par un dispositif émetteur-récepteur D6. Les dispositifs D5, D6 sont configurés pour échanger des données par l'intermédiaire du corps HB, au moyen d'un signal IBAN, de manière en soi classique. Le dispositif D6 est en outre configuré pour extraire le signal biologique BS du signal IBAN émis par le dispositif D5. Le système fonctionne de préférence en deux phases PHI et PH2, la phase PHI étant une phase d'initialisation et PH2 une phase d'acquisition du signal biologique BS par le dispositif D6.

Au cours de la phase PHI, les deux dispositifs échangent des données et définissent le commencement de la phase PH2. Le dispositif D5 est "initiateur" et le dispositif D6 est "cible". Le dispositif D5 se place en mode émetteur et émet une tension alternative Vl(SDTl) de fréquence Fc qui est modulée en amplitude par un signal de donnée SDT1. Le signal SDT1 est de préférence un signal alternatif de fréquence inférieure à celle de la porteuse Fc, par exemple un signal de quelques centaines de kilohertz si la porteuse Fc est de l'ordre de quelques mégahertz. Le dispositif D6, par défaut en mode récepteur, reçoit une tension alternative V2(SDT1, BS) qui est modulée par le signal de données SDT1. Le dispositif D6 extrait le signal de données SDT1 de la tension V2, puis extrait les données DT1 incluses dans le signal SDT1.

La tension V2 étant fonction d'un courant IBAN ayant traversé le corps HB du sujet, dont la résistance R varie avec la pression artérielle, elle est également et nécessairement modulée en amplitude par le signal biologique BS . Toutefois, de préférence, le dispositif D6 n'extrait pas le signal BS de la tension V2 pendant la phase PHI. Le signal BS étant un signal basse fréquence, son extraction ralentirait considérablement l'exécution de la phase PHI.

Lorsque le dispositif D5 a émis les données DT1, il cesse de fournir la tension VI, bascule en mode récepteur et attend une réponse du dispositif D6. Après avoir extrait les données DT1, le dispositif D6 émet à son tour une tension alternative V1(SDT2), de fréquence Fc, modulée en amplitude par un signal de données SDT2. Le dispositif D5 reçoit une tension alternative V2(SDT2, BS) qui est modulée par le signal de données SDT2. Le dispositif D5 extrait le signal de données SDT2 de la tension V2, puis extrait les données DT2 du signal de données SDT2. Il sera noté que la tension V2 est également modulée en amplitude par le signal biologique BS, mais que le dispositif D5 ne comporte pas ici de moyens d'extraction de ce signal .

Les dispositifs D5 et D6 échangent des données DT1, DT2 jusqu'au commencement de la phase d'acquisition PH2. Pendant la phase PH2, le dispositif D5 se place en mode émetteur et émet la tension alternative VI sans moduler son amplitude. Le dispositif D6 se place en mode récepteur et reçoit une tension V2 (BS) modulée en amplitude par le signal biologique BS, d'où il extrait le signal BS . La figure 9 montre un exemple de réalisation du dispositif D5. Celui-ci comprend un processeur CPU1 couplé à une mémoire MEM1, des moyens d'émission de données et des moyens de réception de données. La mémoire MEM1 comprend un programme DEPG1 d'extraction de données et un programme d'initialisation INIT1. Les moyens d'émission de données comprennent le processeur CPU1, un circuit de codage CCT1 ayant une entrée reliée à un port du processeur, un amplificateur mélangeur MD1 ayant une première entrée reliée à la sortie du circuit de codage CCT1 et une seconde entrée reliée à un générateur de tension SGI, et un interrupteur SWl commandé par le processeur, reliant la sortie de l'amplificateur MD1 à l'électrode IE1. Les moyens de réception comprennent le processeur CPU1 et une chaîne 30 d'acquisition de données. La chaîne d'acquisition 30 comprend une capacité de découplage CCI, un amplificateur faible bruit LNA1, un filtre passe-bande FMI et un convertisseur analogique/numérique ADC1 dont la sortie est reliée à un port du processeur CPU1. L'amplificateur LNA1 a une entrée reliée à l'électrode IE1 par l'intermédiaire de la capacité de découplage CCI. La sortie de l'amplificateur est reliée à l'entrée du convertisseur ADC1 par l'intermédiaire du filtre passe-bande FMI. Le filtre FMI est centré sur la fréquence d'émission du signal de données SDT2 émis par le dispositif D6.

Pendant la phase PHI, lorsque le dispositif D5 est dans le mode récepteur, l'interrupteur SWl est ouvert, la chaîne d'acquisition 30 reçoit la tension V2(SDT2, BS) ou un courant correspondant et fournit au processeur CPU1 un signal S(DT2, BS) filtré et numérisée. Au moyen du programme DEPG1, le processeur démodule le signal S(DT2, BS) , en extrait le signal de données SDT2 puis les données DT2 qu'il comporte .

Lorsque le dispositif D5 est dans le mode émetteur, l'interrupteur SWl est fermé, le processeur fournit les données DT1 au circuit de codage CCT1, qui fournit le signal de donnée SDT1. L'amplificateur MD1 module l'amplitude de la tension VI, fournie par le générateur SGI, avec le signal SDT1, et applique à l'électrode IE1, via l'interrupteur SW1, la tension modulée Vl(SDTl) . Le programme d'initialisation INIT1 échange les données DT1, DT2 avec le dispositif D6 pour déterminer l'instant de déclenchement de la phase d'acquisition PH2. Pendant la phase PH2 , le dispositif D5 est dans le mode émetteur, l'interrupteur SW1 est fermé, le circuit de codage CCT1 est inactif, l'amplificateur MD1 reçoit la tension VI et l'applique à l'électrode IE1 sans moduler son amplitude.

La figure 10 montre un exemple de réalisation du dispositif D6. Celui-ci comprend un processeur CPU2 couplé à une mémoire MEM2 , des moyens d'émission de données et un circuit de réception 100 configuré pour permettre à la fois la réception des données DT1 envoyées par le dispositif D5 pendant la phase PHI, et l'extraction du signal biologique BS pendant la phase PH2. La mémoire MEM2 comprend le programme BEPG d'extraction du signal BS, un programme DEPG2 d'extraction de données, et un programme d'initialisation INIT2. Elle peut également comprendre le programme d'analyse biologique BAPG et le programme d'application APG précédemment décrits .

Les moyens d'émission de données comprennent le processeur CPU2, un circuit de codage CCT2 ayant une entrée reliée à un port du processeur, un amplificateur mélangeur MD2 ayant une première entrée reliée à la sortie du circuit de codage CCT2 et une seconde entrée reliée à un générateur de tension SG2, et un interrupteur SW2 commandé par le processeur, reliant la sortie de l'amplificateur MD2 à l'électrode IE2.

Le circuit de réception 100 comprend le processeur CPU2 et une chaîne 40 d'acquisition de données et de signal biologique, dont la configuration est modifiée par le processeur lors du passage de la phase PHI à la phase PH2. La chaîne d'acquisition 40 comprend une capacité de découplage CC2, un amplificateur faible bruit LNA2, un filtre passe-bande FM2, et un convertisseur analogique/numérique ADC2 dont la sortie est reliée à un port du processeur CPU2. L'amplificateur LNA2 a une entrée reliée à l'électrode IE2 par l'intermédiaire de la capacité de découplage CC2. La sortie de l'amplificateur est reliée à l'entrée du convertisseur ADC2 par l'intermédiaire du filtre passe-bande FM2. Le filtre FM2 est centré sur la fréquence d'émission du signal de données SDT1 émis par le dispositif D6.

Pendant la phase PHI, lorsque le dispositif D6 est dans le mode récepteur, l'interrupteur SW2 est ouvert, la chaîne d'acquisition 40 reçoit la tension V2(SDT1, BS) ou le courant Id2 qu'elle fournit au processeur CPU2 sous la forme d'un signal S(DT1, BS) filtré et numérisé. Au moyen du programme DEPG2, le processeur démodule le signal S(DT1, BS) , en extrait le signal de données SDT1 puis les données DT1. Lorsque le dispositif D5 est dans le mode émetteur, l'interrupteur SW2 est fermé, le processeur fournit les données DT2 au circuit de codage CCT2, qui fournit le signal de donnée SDT2. L'amplificateur MD2 module l'amplitude de la tension VI fournie par le générateur SG2 au moyen du signal SDT2, et applique à l'électrode IE2, via l'interrupteur SW2 , la tension modulée V1(SDT2) . Pendant la phase PHI, le programme d'initialisation INIT2 dialogue avec le programme INIT1 du dispositif D5 au moyen des données DT1, DT2, pour déterminer le commencement de la phase PH2. Dans un mode de réalisation, la phase PHI peut aussi permettre au dispositif D6 d'envoyer au dispositif D5 le signal biologique BS ou le paramètre biologique Bi qu'il a extrait lors d'une phase d'acquisition PH2 précédente .

Au commencement de la phase PH2, la chaîne d'acquisition 40 reçoit la tension V2 (BS) ou le signal Id2 et fournit le signal S(BS) au processeur CPU2 sous forme numérique après avoir éliminé le bruit dans le signal reçu. Le processeur démodule et filtre le signal S(BS) au moyen du programme BEPG, de la manière déjà décrite, pour extraire le signal biologique BS . Dans une variante, le dispositif D6 comprend deux chaînes d'acquisition distinctes pour respectivement recevoir les données DT1 pendant la phase PHI et le signal biologique BS pendant la phase PH2. Le dispositif D6 peut optionnellement comprendre le programme BAPG, pour analyser le signal biologique BS et en extraire un paramètre biologique Bi ou une information biologique Ii, et/ou le programme d'application biologique APG, pour exploiter le signal biologique BS, le paramètre biologique Bi ou l'information biologique Ii.

La figure 11 est un chronogramme illustrant le déroulement des phases PHI, PH2. Pour la clarté du schéma, les programmes INIT1, INIT2, BAPG, APG sont représentés comme des entités logicielles distinctes des dispositifs D5, D6, considérés ici comme des moyens de couche physique au service de ces entités logicielles. De même, le corps HB du sujet est considéré comme un moyen de modulation qui transforme les signaux VI en signaux V2 modulés par le signal biologique BS . On voit que les programmes INIT1, INIT2 dialoguent par l'intermédiaire des données DT1, DT2 pendant la phase PHI. Le programme INIT1 fournit les données DT1 au dispositif D5 qui les émet sous la forme de la tension modulée Vl(SDTl) . Le corps HB transfère le signal V2(SDT1, BS) au dispositif D6 (ou le signal Id(SDTl, BS) en raisonnant en courant), qui extrait les données DT1 de ce signal et les fournit au programme INIT2. De même, le programme INIT2 fournit les données DT2 au dispositif D6 qui les émet sous la forme de la tension modulée V1(SDT2) . Le corps HB transfère le signal V2(SDT2, BS) au dispositif D5, qui extrait les données DT2 de ce signal et les fournit au programme INIT1. Pendant la phase PH2, le dispositif D5 émet le signal VI, le corps HB transfère le signal V2 (BS) au dispositif D6, qui extrait le signal biologique BS . Le programme d'analyse BAPG extrait au moins un paramètre biologique Bi ou une information biologique Ii du signal biologique. Le programme d'application APG peut fournir un résultat en fonction du signal biologique BS, du paramètre biologique Bi ou de l'information biologique Ii, et mettre en œuvre des applications telles que du monitoring cardiaque, de l'identification biométrique, de la détection d'endormissement, etc. La présente invention est susceptible de diverses applications. En pratique, au moins l'un des dispositifs D3 et D4, ou D5 et D6, peut être embarqué dans un objet qu'un utilisateur porte souvent sur lui. Par exemple, le dispositif D4 ou D6 peut être embarqué dans une montre, ou dans un téléphone mobile MP, comme montré sur la figure 12. Le dispositif D3 ou D5 peut être fixe et placé à un endroit déterminé, par exemple une table ou une chaise, proche de l'utilisateur. Le signal biologique BS peut être détecté dès que le dispositif D4 ou D6 est proche de l'utilisateur, par exemple lorsque le téléphone MP est tenu par l'utilisateur ou se trouve dans une de ses poches. Inversement, des modes de réalisation peuvent prévoir qu'un mouvement volontaire de l'utilisateur soit nécessaire pour déclencher l'acquisition du signal biologique BS . Par exemple, si le dispositif D3 ou D5 est posé sur une table, il peut être prévu que l'utilisateur, pour déclencher l'acquisition du signal biologique BS, doive approcher la main sur une zone du dispositif où se trouve l'électrode IE1, ou l'approcher de cette zone. Dans des modes de réalisation, les programmes BAPG et/ou APG peuvent être exécutés par le dispositif D5 au lieu de l'être par le dispositif D6, ce dernier transmettant alors au dispositif D5 le signal biologique BS ou le paramètre biologique Bi pendant la phase PHI .

Par ailleurs, les dispositifs D3 à D5 décrits dans ce qui précède sont susceptibles de diverses variantes. Les filtres FM, FMI, FM2 des chaînes d'acquisition 20, 30, 40 pourraient être des programmes de filtrage numérique exécutés par le processeur et appliqués au signal numérisé fourni par les convertisseurs ADC, ADC1, ADC2.

Enfin, bien que l'on ait indiqué dans ce qui précède que les modulations d'amplitude du signal IBAN représentatives du signal biologique BS sont liées au rythme cardiaque, d'autres facteurs cycliques influençant la résistivité électrique du corps sont susceptibles d'être mis en évidence par des études ultérieures, notamment le rythme respiratoire qui agit sur l'oxygénation du sang et pourrait moduler également la résistivité électrique du corps selon un rythme différent du rythme cardiaque, se traduisant par une modulation supplémentaire du signal IBAN pouvant permettre l'extraction d'un autre signal biologique.