ECG (électrocardiogramme) : transitors à effet de champ ?

[invite4f80dcbf]

Bonjour,

Les électrodes utilisées avec l'ECG sont-elles constituées de transitors à effets de champ ?

Merci
-----

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Non. Pas du tout. Ce sont des simples patches trempés dans une solution saline.
Et, de toute façon, on ne pourrait pas utiliser des électrodes de ce type car, pour des raisons historiques, les électrodes doivent être "chargés" électriquement: débiter dans une résistance de quelques kohms pour que les ECG actuels puissent être comparées aux ECG faits par leur inventeur (il y a déjà un certain temps), qui travaillait sans électronique, avec des galvanomètres (oui, moi aussi je trouve ça bête).
Au revoir.

[invite4f80dcbf]

Pouvez-vous préciser votre réponse s'il vous plaît ?

De simples "patches", c'est-à-dire ?

(Ce sont bien des ΔV à distance qui sont mesurées entre deux électrodes).

[invite6dffde4c]

Re.
Mettons un disque de feutre avec un adhésif et un contact électrique. Le tout trempé dans une solution conductrice.
Oui. On mesure la différence de tension entre différents endroits du corps.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite4f80dcbf]

"avec un contact électrique" : c'est-à-dire ?

Je m'interroge désormais depuis pas mal de temps sur le composant permettant de mesurer cette différence de potentiel, avec des électrodes non directement intégrées au circuit (contrairement à ce que serait un voltmètre, branché en série par exemple).

Merci

[invite6dffde4c]

Re.
Prenez un bout de tissu, crachez dessus, mettez le tissu sur la peau et collez une rondelle de métal (une pièce de monnaie par exemple). Vous avez une électrode de ECG, sauf qu'il ne colle pas tout seul à la peau.
Ce serait plutôt comme un voltmètre.
La tension est de l'ordre d'un mV. Il suffit de l'amplifier par 1000 (avec un amplificateur opérationnel, par exemple) et vous avez une tension de l'ordre du volt.
A+

[invite4f80dcbf]

Mais il y a quelque chose que je ne comprends pas dans la simplicité de votre dispositif.

Dans le cas de l'ECG, il n'y a pas a priori de circulation de charges (d'électrons, mettons) à travers de telles électrodes, puisqu'elles se trouvent apposées sur la peau, bien à distance des foyers où ont lieu ces fluctuations de potentiel (avec les transports de charges qui en sont à l'origine).

Bref, la situation me paraît bien distincte de celle d'un simple circuit fermé, où l'on évalue une différence de potentiel aux deux bornes d'un générateur. Or le dispositif que vous décrivez dans le cas de l'ECG semble tout à fait identique

Voyez-vous ma difficulté ou pas du tout ?

[invite4f80dcbf]

Voici un schéma qui, je l'espère, rendra la chose plus explicite.

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

Comment détecter des différences de potentiel à distance (sans que les électrodes ne soient directement associées, dans le cadre d'un circuit fermé, au circuit traversé par le courant) ? Si ces électrodes ne sont que de simples "conducteurs" (pièces de monnaie, par exemple), je ne vois pas.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
La source des tensions se trouve dans le cœur (le myocarde). Mais celui-ci baigne dans les liquides de l'intérieur du corps qui sont ioniques et conducteurs. Ces tensions créent du courant dans le liquide, et ces courants partent du cœur, font un tour à des distances différentes et reviennent à la source. Un peu comme les lignes de champ d'un aimant. Les courants qui circulent près de la peau produisent des chutes de tension et ce sont ces chutes de tension, dues à la résistance électrique des tissus, qui sont mesurées par l'appareil.

Si on pouvait placer les électrodes près du cœur ou sur le cœur lui même, au lieu de mesurer des millivolts, on mesurerait des dixièmes de volt. C'est le cas des pacemakers (qui utilisent ces mêmes électrodes pour stimuler le cœur en cas de problème).
Au revoir

[invitea8546b54]

Bonjour, quelques précisions : les électrodes placées sur les 4 membres et sur la partie antérieure du thorax sont en métal conducteur. De l'eau ou un gel conducteur améliorent le contact. Les courants générés dans le coeur sont vectoriels et chaque électrode voit "venir" vers elle, ou repartir, le vecteur qui est la somme de tous les vecteurs électriques engendrés par la dépolarisation/ dépolarisation cellulaire. Les voltages sont de l'ordre d'une dizaine de mV.Une cellule au repos ne génère aucune variation de champ électrique.
Si l'on place une cellule myocardique dans un liquide physiologique, des électrodes placées en A et B, à distance de la cellule, dans le liquide physio-logique, ne transmettront aucune variation de potentiel à l'appareil enregistreur.
La dépolarisation de la cellule : phase zéro, crée une variation de champ électrique dans le milieu entourant la cellule.
Si le stimulus est appliqué à l'extrémité O de la cellule, la dépolarisation se propage à l'autre extrémité.
La variation de champ électrique peut être mesurée en millivolts, elle est orientée et son point origine est connu. On peut donc l'assimiler à un vecteur.
La durée de la dépolarisation cellulaire étant très courte (moins d'une milliseconde), ce vecteur est dit vecteur électrique instantané élémentaire.
L'électrode qui voit venir la dépolarisation recueille un potentiel positif.
L'électrode qui voit fuir la dépolarisation recueille un potentiel négatif.
L'amplitude du potentiel enregistré est égale à la projection du vecteur électrique instantané élémentaire sur la droite passant par le point O (site initial de la dépolarisation) et l'électrode exploratrice. Cette droite peut être appelée ligne de dérivation.
Durant la phase 1 et 2, la cellule est totalement dépolarisée.
Il n'y a pas de variation de champ électrique dans le milieu entourant la cellule et chaque électrode enregistre un potentiel nul.
Le tracé revient donc au zéro, c'est-à-dire à la "ligne de base" ou "ligne isoélectrique".
Pendant la phase 3, la cellule se repolarise.
Il y a réapparition de charges positives à la surface de la cellule, la progression se faisant à partir du point O.
Le sens du courant étant inversé, les électrodes A et B vont enregistrer une variation de potentiel de sens opposé à celle de la dépolarisation.

[invite4f80dcbf]

Merci pour vos réponses !

Deux précisions s'il vous plaît :

1)

Les courants qui circulent près de la peau produisent des chutes de tension et ce sont ces chutes de tension, dues à la résistance électrique des tissus, qui sont mesurées par l'appareil.

Quels échanges ioniques ou électroniques s'effectuent précisément à l'interface peau/pièce de monnaie lors d'une variation de tension au niveau de la peau ?

2) Utiliser, en guise d'électrodes, des composants électroniques, tels que certains types de transitors, aptes à détecter de légères variations de champ électrique (par une quantification du "mouvement" des charges stockées en son sein, par exemple), n'est-ce pas une façon plus fiable et sensible de déceler, dans ce contexte, des variations de potentiel ? Est-ce, du moins, une alternative envisageable ?

Merci !

[invite6dffde4c]

Re.
Il n'y a pas d'échanges ioniques au niveau de la peau et les électrodes. Du moins pas dus aux faibles tensions cardiaques.

Non. Les composants électroniques en guise d'électrodes ne changeront rien.
Une tension c'est une tension. Et à ces fréquences, on peut se permettre de mettre l'amplification à 1 mètre du capteur. Et ça permet d'utiliser des électrodes jetables pas chères.
A+

[invite4f80dcbf]

Re.
Il n'y a pas d'échanges ioniques au niveau de la peau et les électrodes. Du moins pas dus aux faibles tensions cardiaques.

Comment les électrodes détectent-elles alors des variations de potentiel ?

J'ai bien compris, grâce à vos explications, comme cela diffusait entre les cellules cardiaques et la peau, mais pas entre la peau et les électrodes elles-mêmes.

Merci

[invite6dffde4c]

Comment les électrodes détectent-elles alors des variations de potentiel ?
...

Re.
De la même façon que vous détectez qu'il y a du 230 V quand vous touchez le "bon" fils du secteur avec vos doigts. Ou avec les pointes d'un contrôleur.
Le côté positif enlève quelques milliards d'électrons au point de contact, qui du coup dévient aussi positif et enlève des électrons un peu plus loin, qui dévient aussi positif et enlève des électrons un peu plus loin, qui dévient aussi positif et enlève des électrons un peu plus loin, qui dévient aussi positif et enlève des électrons un peu plus loin, etc., etc. et ainsi de suite jusqu'au pôle négatif.
C'est ce que l'on appelle "la conduction électrique".
A+

[invite4f80dcbf]

Le côté positif enlève quelques milliards d'électrons au point de contact, qui du coup dévient aussi positif et enlève des électrons un peu plus loin, qui dévient aussi positif et enlève des électrons un peu plus loin, qui dévient aussi positif et enlève des électrons un peu plus loin, qui dévient aussi positif et enlève des électrons un peu plus loin, etc., etc. et ainsi de suite jusqu'au pôle négatif.

Il y a donc bien des échanges électroniques (via des ions je présume, s'agissant de conditions biologiques) entre l'électrode et la peau.

Il m'avait semblé que vous aviez écrit le contraire dans votre avant-dernier message (http://forums.futura-sciences.com/ph...ml#post3622633).

Merci

[invite6dffde4c]

Il y a donc bien des échanges électroniques (via des ions je présume, s'agissant de conditions biologiques) entre l'électrode et la peau.

Il m'avait semblé que vous aviez écrit le contraire dans votre avant-dernier message (http://forums.futura-sciences.com/ph...ml#post3622633).

Merci

Re.
Les ions ne peuvent pas traverser la peau facilement.
Mais peut-être que la faible conductivité de la peau et due à cela.
Et j'ai bien dit qu'il n'y avait pas des échanges ioniques dus à des tensions cardiaques.
Si échange d'ions il y a, entre la peau et la solution saline des électrodes, elle est de la même nature que quand vous vous baignez dans l'eau de mer ou quand vous crachez dans les mains. Elle est due à la diffusion ou à l'osmose, mais non à la conduction électrique
A+

[invite4f80dcbf]

Ok.

Y a-t-il échanges d'électrons entre peau et électrodes (échanges permettant le signal ECG) ?

Si oui, j'ignorais que nous émettions en permanence des électrons.

[invite6dffde4c]

...
Si oui, j'ignorais que nous émettions en permanence des électrons.

Bonjour.
Nous n'émettons pas des électrons.
Mais si un ion arrive à la surface de la peau et se met en contact avec un métal, l'ion peut se neutraliser en échangeant un électron avec le métal.
Au revoir.

[invite4f80dcbf]

Nous n'émettons pas des électrons.

Vous aviez écrit, dans un passage que vous avez me semble-t-il depuis supprimé à propos de possibles "échanges" : "Électroniques oui, ioniques non." Désolé pour le malentendu.

Mais si un ion arrive à la surface de la peau et se met en contact avec un métal, l'ion peut se neutraliser en échangeant un électron avec le métal.

Si l'ion "se met en contact avec un métal", cela ne revient pas à dire qu'il y a une possibilité d'échanges ioniques (au moins peau vers électrode) !?
Et l'échange d'électron dont vous parlez, lors de la neutralisation de l'ion, suppose bien qu'il y ait la possibilité d'émettre (d'échanger) des électrons, depuis notre peau, non ?

La chose reste pour moi confuse.

Merci pour votre aide

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Un échange d'ions est ce que se passe dans les membranes des cellules: des ions traversent la membrane.
Quand un ion de neutralise ou se forme au contact d'un métal, c'est un transfert d'électrons. Il n'y a pas d'ions qui rentrent dans le métal ni d'ions du métal qui se séparent. À moins que l'on soit dans un processus de galvanoplastie. Mais ceci ne peut arrivez qu'avec des différences de tension suffisantes. Pas avec des millivolts.
Si la conduction électrique est exclusivement ionique, des ions traversent la peau et se neutralisent au contact avec le métal soit en libérant un électron pour les ions négatifs ou en prenant un pour les positifs.
Au revoir.

[invite4f80dcbf]

Si la conduction électrique est exclusivement ionique, des ions traversent la peau et se neutralisent au contact avec le métal soit en libérant un électron pour les ions négatifs ou en prenant un pour les positifs.

A-t-on un schéma précis de cela en rapport avec l'ECG - ou l'EEG (à savoir le types d'ions traversant la peau, une quantification de ces transferts au regard des événements physiologiques à l'origine de ceux-ci... etc.) ?

Merci beaucoup

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Je ne sais pas répondre en détail. Mais les ions que l'on trouve dans la peau sont ceux de la sueur: surtout ceux provenant de la solvatation du NaCl.
Au revoir.

[inviteae58282c]

Voici un schéma qui, je l'espère, rendra la chose plus explicite.

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

Comment détecter des différences de potentiel à distance (sans que les électrodes ne soient directement associées, dans le cadre d'un circuit fermé, au circuit traversé par le courant) ? Si ces électrodes ne sont que de simples "conducteurs" (pièces de monnaie, par exemple), je ne vois pas.

Les électrodes utilisées dans les mesures de type ECG ou EEG sont des électrodes soumises à un champ E dont la source est biologique, les électrodes permettent de mesures des différences de potentiel (chaque électrode étant soumise à UN potentiel) au niveau spatial. Ces électrodes ne sont pas soumises à des transports de charges, qu'elles soient électronique ou ioniques. Ces électrodes ont un comportement essentiellement capacitif. Ces électrodes sont branchées sur un étage d'amplification à forte impédance d'entrée pour pouvoir fonctionner correctement, typiquement un amplificateur d'instrumentation (et bien souvent faible bruit au regard des niveaux de tension en entrée). Pour toute le fonctionnement de l'ECG, il y a une grosse référence : "bioelectromagnetism" par Plonsey (que l'on peut consulter en html sur le net : http://www.bem.fi/book/).

Par contre le schéma en pièce jointe n'a lui rien avoir, il s'agit du schéma équivalent d'un membrane de neurone défini par le formalisme de Hodgkin-Huxley... je ne vois pas le rapport...

bonne journée

[invite6dffde4c]

... Pour toute le fonctionnement de l'ECG, il y a une grosse référence : "bioelectromagnetism" par Plonsey (que l'on peut consulter en html sur le net : http://www.bem.fi/book/).
...

Bonjour.
Je viens de jeter un coup d'œil sur le lien, et effectivement, ça a l'air d'être une "bible".
Au revoir.

[invite4f80dcbf]

Bonjour,

LPFR : est-ce à dire que tu t'es gouré dans tes précédentes réponses ?

Floh33 : merci pour ta réponse ! J'en reviens à ma question initiale : pour pouvoir estimer la valeur de ce champ biologique, les électrodes ont un comportement essentiellement capacitif. Pourrait-il également s'agir (théoriquement du moins) de transitors à effet de champ ? Par rapport à ce qu'indiquait LFPR, il me semble qu'on s'en rapproche.

Merci

[invite6dffde4c]

...
LPFR : est-ce à dire que tu t'es gouré dans tes précédentes réponses ?
...

Re.
Oui, bien sûr. Comme toujours.
Adieu.

[invite4f80dcbf]

Re.
Oui, bien sûr. Comme toujours.
Adieu.

Je vous en prie !
Vos réponses sont toujours enrichissantes.
Vous suivre n'est ceci dit pas forcément simple lorsque l'on est à mille lieues de votre érudition.

[inviteae58282c]

Floh33 : merci pour ta réponse ! J'en reviens à ma question initiale : pour pouvoir estimer la valeur de ce champ biologique, les électrodes ont un comportement essentiellement capacitif. Pourrait-il également s'agir (théoriquement du moins) de transitors à effet de champ ? Par rapport à ce qu'indiquait LFPR, il me semble qu'on s'en rapproche.

Merci

Bonsoir

Pourquoi une telle obsession sur le transistor à effet de champ ?
Un transistor est constitué de semi-conducteurs (cristallin, ou très éventuellement organiques mais très rarement), il n'y a aucun effet de ce type dans un organisme vivant. D'autre part pour avoir déjà étudié de près (pour des publications) le comportement des électrodes en interaction avec le vivant, et notamment leur impédance équivalente, je peux dire :
LES ELECTRODES ECG (comme les autres, eeg, emg et bien d'autres utilisées en biologie et en médecine) N'ONT RIEN DE TRANSISTOR A EFFET DE CHAMP, ni de près ni de loin !

bonne soirée