électrostimulation : notions de base

Electrostimulation : notions d'électricité

Présentation de ce module

Ce premier chapitre présente les notions fondamentales à bien comprendre pour utiliser au mieux les courants électriques générés par votre appareil d'électrostimulation. Rassurez-vous, ces notions sont peu nombreuses et décrites de façon simple. Au nombre de 6, chacune comporte un court texte de description, une animation et la transcription textuelle de cette dernière.

1 Notions d'énergie électrique.
2 Notions de quantité d'énergie délivrée par votre stimulateur.
3 Notions de circuit électrique.
4 Notions de résistance électrique et d'impédance électriques.
5 Notions de propagation hétérogène du courant.
6 Notions de densité de courant.

1 Notions d'énergie électrique.

Rassurez-vous, les notions d'électricité que nous allons nous remettre en tête se limiteront strictement à ce qu'il faut connaître dans le cadre d'un usage personnel de l'électrostimulation. Pas de doctorat en vue, mais simplement le plaisir de comprendre pourquoi et comment ça marche.

Définition

L'électricité délivrée par votre stimulateur personnel est une forme d'énergie dispensée sous les électrodes selon un champ de forces dû à des charges électriques, négatives ou positives. Ces charges sont appelées électrons.
Le courant électrique correspond donc au déplacement de ces électrons dans une zone définie appelée champ électrique. Pour nous simplifier la vie, assimilons le champ électrique à un circuit électrique. Ce qui nous permet de dire que le courant électrique correspond à un déplacement d'électrons dans un circuit électrique.

électricité : définition

2 Notions de quantité d'énergie délivrée par votre stimulateur

La quantité d'électricité délivrée par votre stimulateur personnel est à peu près 450 à 500 fois plus petite que celle délivrée sur les prises de courant de votre maison. A titre indicatif, ce rapport est à peu près le même que celui de votre taille comparée à la plus haute tour du monde. En terme de quantité d'énergie, l'électricité industrielle n'a rien de commun avec celle utilisée en électrostimulation : dans celle-ci, nous utilisons des signaux électriques proches de ceux circulant naturellement le long des nerfs et des muscles. Ces signaux-mêmes que nous enregistrons sur un électromyogramme, un électrocardiogramme ou un électroencéphalogramme.
Retenons dès maintenant que l'unité utilisée pour mesurer l'énergie dispensée par votre électrostimulateur, est le milliampère (mA) égal à 1 millième d'ampère. Elle quantifie l'intensité du courant.

électricité : définition

3 Notions de circuit électrique

Un circuit électrique se compose :

  • d'un ensemble d'éléments conducteurs, c'est-à-dire de matériaux permettant les échanges d'énergie : par exemple, les câbles de votre électrostimulateur.
  • de composants :
    • électriques : prise de courant, interrupteur, résistances, etc.
    • ou électroniques : par exemple, votre électrostimulateur.

Ces éléments sont reliés entre eux et parcourus par un courant électrique.

En électrostimulation, un circuit se compose donc schématiquement :

  • d'un générateur d'électricité : votre électrostimulateur.
  • de fils conducteurs de l'électricité : les câbles reliant votre appareil aux électrodes fixées sur votre peau.
  • de la partie de votre corps traversée par le courant de stimulation.

Dans un circuit électrique, le courant circule de la borne positive  à la borne négative .

Tout d'abord, plantons le décor. Sur notre plan de travail, voici tous les éléments qui vont servir pour cette animation.

  • Un générateur de courant de type batterie.
  • Un circuit électrique.
  • Un ampèremètre.
  • Un interrupteur à clé, constitué de 2 bornes séparées l'une de l'autre. En l'état, le courant ne peut donc pas circuler dans le circuit.
  • La clé de contact, permettant de relier les 2 bornes de l'interrupteur, donc de permettre le passage du courant dans le circuit.
  • Une résistance, c'est-à-dire un élément opposant une certaine résistance au passage du courant.
  • Un élément conducteur, de même diamètre que les autres éléments composants le circuit, donc de même résistance.
  • Enfin, un élément conducteur de diamètre supérieur aux autres, donc de moindre résistance.

Mettons maintenant un peu d'animation. Construisons l'ensemble du circuit, en prenant soin de retirer la clé de contact. Posons le dernier élément du circuit et mettons le contact. L'aiguille de l'ampèremètre dévie, indiquant une intensité d'environ 50 %. Retirons la clé de contact et remplaçons un segment normal par une résistance. Remettons le contact. Nous voyons que l'ampèremètre chute de 25 %. Logique : plus de résistance, moins de courant ! Nous allons maintenant chercher l'effet inverse, en remplaçant la résistance par un segment de plus gros diamètre, donc de moindre résistance qu'un segment normal. L'ampèremètre indique 100 % ; toujours aussi logique : moins de résistance, plus de courant. Enfin, nous allons intégrer dans le circuit un segment de très gros calibre, offrant donc encore beaucoup moins de résistance que précédemment. Allons-y. Soyons téméraires ! Et ça, ça s'appelle un court-circuit ! C'est-à-dire que nous avons mis un des éléments de ce circuit en danger.
Avec ces petites expériences, tu as maintenant une notion de ce qu'est un circuit, une résistance et le rapport direct existant entre intensité et résistance. La tension électrique, U, aux bornes d'un générateur, est égale au produit de la résistance, R, placée dans le circuit, par l'intensité, I, du courant qui le traverse. Nous dirions presque la loi d'Ohm ! Tu vois, rien n'est plus simple.

 

Nous pouvons maintenant transposer cette notion de circuit électrique dans le cadre de l'électrostimulation.
L'animation montre très schématiquement tous les éléments décrits ci-dessus : générateur, câbles, électrodes et partie du corps traversée par le courant électrique.

Ce montage classique d'électrostimulation va nous aider à établir le parallèle avec la vidéo précédente. Nous y retrouvons effectivement tous les éléments du circuit électrique décrit :

  • Le générateur.
  • Les câbles.
  • Les électrodes.
  • Et la partie du corps traversée par le courant électrique.

Notez bien que le corps fait partie du circuit.


4 Notions de résistance et d'impédance électriques

Nous pouvons maintenant transposer cette notion de circuit électrique dans le cadre de l'électrostimulation.
L'animation montre très schématiquement tous les éléments décrits ci-dessus : générateur, câbles, électrodes et partie du corps traversée par le courant électrique.

La notion de résistance électrique est ici, bien évidemment simplifiée à l'extrême, le but étant de comprendre les paramètres dont vous devez tenir compte lorsque vous utilisez votre appareillage. En réalité, l'ensemble des éléments [électrodes-tissus biologiques] opposent, non pas une résistance, mais une impédance. Si vous le voulez bien, nous allons laisser ceci aux spécialistes qui, s'ils le désirent, peuvent s'inscrire au cours sur l'électrothérapie..

Non, vous n'assistez pas à une scène de ménage, et monsieur n'empêche pas madame de quitter la maison ! Mais Pauline, à gauche, et Hervé, à droite, vont nous aider à comprendre la notion de résistance. Dans cette scène, 3 acteurs :

  • Pauline, engageant toute son énergie vers l'avant.
  • Hervé, exploitant sa force naturelle pour la retenir vers l'arrière.
  • l'élastique, aidant Hervé dans sa tâche.

Nous allons appeler, résistance, la force qui s'oppose à la course de Pauline vers l'avant. Imaginons que Pauline cherche à franchir une ligne virtuelle, représentée en vert sur cette vue. Il paraît évident que pour y parvenir, elle doit développer plus de force, vers l'avant, que celles d'Hervé et de l'élastique, vers l'arrière. L'intensité de son effort doit être supérieure à la résistance qui lui est opposée.
Laissons maintenant, Pauline et Hervé, poursuivre leur entraînement et imaginons, au centre de l'écran, un élément opposant une force de résistance au passage du courant. Pour que ce courant puisse passer au-travers cet élément, une membrane par exemple, il nous paraît logique, et évident que son intensité doit être supérieure à la résistance qui lui est opposée.
Voici cette fois, une approche plus physiologique, de notre histoire de courant et de résistance, dans laquelle nous retrouvons tous les éléments décrits jusqu'à présent :

  • un câble électrique en provenance de votre électrostimulateur.
  • une électrode collée à la surface de la peau.
  • la peau
  • et des muscles.

Chacun de ces éléments remplit le rôle d'Hervé, qui consistait à s'opposer, en exerçant une force de résistance, au passage de Pauline au-travers la ligne verte. Vous l'avez bien compris, nous avons remplacé l'énergie de Pauline par celle du courant, et, la force de résistance d'Hervé, par celle des tissus biologiques de votre corps.


5 Notions de propagation hétérogène du courant

La notion de propagation du courant au-travers des électrodes et des tissus corporels est importante à connaître en électrostimulation. En effet, il est utopique d'imaginer que le courant puisse se propager en ligne droite dans la peau et dans les tissus corporels sous-jacents. Dans l'animation ci-contre, nous faisons le parallèle avec un courant hydraulique tel que celui d'un torrent. Effectivement, le courant électrique, tout comme un flux hydraulique, cherche à se frayer un passage par les endroits qui lui résistent le moins. Or, le revêtement cutané, autrement dit la peau, et les tissus biologiques qu'elle recouvre, comme les muscles, opposent au passage du courant des forces de résistance variables d'un endroit à un autre. Rappelez cette fameuse impédance évoquée plus haut dans ce module. Alors que fait le courant dans un tel contexte ? Il cherche à trouver les passages les plus faciles. Et il n'en manque pas : par exemple, les follicules pileux ou les glandes sudoripares.
Cela explique que la propagation du courant sous les électrodes est hétérogène. Donc très inégale.

La propagation hétérogène du courant est liée à sa répartition dans l'espace.

Après avoir acquis au paragraphe précédent la notion de, résistance, abordons maintenant la notion de propagation d'un courant, c'est-à-dire de son déplacement dans un espace donné. N'avez-vous jamais observé comment se déplace l'eau d'un torrent ? Elle passe naturellement par les endroits les plus faciles. C'est-à-dire par ceux qui lui opposent le moins de résistance. Le sable et la terre lui résistent très peu, et ne l'empêchent guère de passer. Les rochers, eux, résistent davantage. Si bien que le courant du torrent les évitent soigneusement.
Considérons maintenant notre courant, hydraulique toujours, mais sous un autre angle. Nous avons ici la largeur de la cascade. Le torrent ayant trouvé quelques résistances avant de tomber en cascade, s'est divisé en plusieurs branches. Il y a donc, sur la largeur de la chute d'eau, des zones dans lesquelles nous avons un fort débit. Et par voie de conséquence, des zones à faible, voire très faible débit. Et ce n'est pas notre expérimentateur préféré qui vous dira le contraire ! En conclusion, nous pouvons dire que la propagation de l'eau, sur l'ensemble de la largeur de la cascade, est hétérogène.
De la propagation d'un courant hydraulique, à celle d'un courant électrique au-travers la peau, il n'y a maintenant qu'un seul pas. En effet, le revêtement cutané est un système complexe, comportant des zones de forte résistance, telles que les zones adipeuses, et des zones de faible, voire de très faible résistance électrique ; telles que les glandes sudoripares ou les follicules pileux. Pas de mystère. Le courant électrique, qui est un grand fainéant, passe par là où cela est le plus facile. Sa propagation au-travers des tissus corporels est donc, toujours, hétérogène.



6 Notions de densité de courant.

La notion de densité de courant est intéressante à connaître pour maîtriser l'action de ce courant sur un point précis ou comprendre pourquoi vous n'obtenez pas toujours les résultats recherchés. Densité et propagation du courant constituent des caractéristiques indissociables. La première explique l'inégalité de la diffusion du courant au travers les éléctrodes ou les tissus biologiques ; la seconde, les variations de son intensité d'un point à un autre.
Cela peut parfois être à l'origine de sensations désagréables lors d'une séance d'électrostimulation, ou encore rendre cette séance plus ou moins efficace.

Qu'est-ce que la densité d'un courant ? Tout simplement la quantité d'énergie dispensée par le courant, donc son intensité par cm² d'électrode ou de tissu biologique traversé. Vous pourrez par exemple lire dans certaines notices livrées avec votre appareil, qu'il faut utiliser entre 0,5 et 1 mA par cm² d'électrode utilisée. Nous reviendrons plus en détails sur ce point et de façon pratique dans le module traitant de l'appareillage et des électrodes.

La notion de densité du courant en un point donné est liée à celle de son efficacité en ce même point.

Densité, population, zones actives, zones désertiques, zones de passage. Le rapport entre la démographie et l'électrostimulation est étroit. Regardons cette carte très schématique. Nous y voyons des zones de forte concentration démographique, de concentration moyenne, de faible concentration ; et une zone désertique. Et là où il y a du monde, il y a de l'activité, beaucoup de mouvement, beaucoup de circulation et d'énergie dispensée.
Remplaçons la carte par une électrode reliée, comme par hasard, à votre mini-stimulateur, le courant passant de l'un vers l'autre. Remplaçons les individus de la carte démographique par des particules d'électricité. Nous retrouvons les mêmes notions que précédemment :

  • en rouge, des zones de forte concentration ionique.
  • en orange, de moyenne concentration.
  • très faible en jaune.
  • et une zone sans aucun passage d'ions.

Le résultat, est une présence simultanée de zones d'hyperdensité de courant, et de zones moins, ou nettement moins actives. La notion de densité d'un courant sous une électrode, est donc intimement liée au caractère hétérogène de sa propagation.


EN RESUME

Votre électrostimulateur produit une énergie dispensée sous forme de courants électriques dont l'intensité est infime par rapport aux courants industriels. Ils sont transmis aux tissus corporels par l'intermédiaire d'un circuit comprenant 

  • l'électrostimulateur lui-même.
  • un ensemble de câbles électriques.
  • des électrodes appliquées à la surface de la peau.

Au niveau des tissus corporels, le courant électrique se diffuse de façon hétérogène tant dans l'espace qu'en intensité.