Brevet FR2081655A1 — publié le 19711210

L'invention concerne un groupe d'appareils médicaux composé d'appareils d'une haute classe de sécurité, placés dans des locaux utilisés à des fins médicales, par exemple électrocardiographe, électroencéphalographe et similaire, ainsi que d'appareils d'exploitation de données ou d'indication d'une classe de sécurité moindre, par exemple une installation d'exploitation des données qui analyse, par exemple, les signaux captés par l'encéphalographe et indique éventuellement le résultat par un signal en retour sur un appareil visionneur placé dans le local à usage médical, les appareils cités, étant disposés en dehors desdits locaux et reliés par l'intermédiaire de lignes de signalisation. La signification "classe de sécurité supérieure ou moindre" ressort par exemple, des normes de sécurité allemandes VDE 0750 de mai 1968, paragraphe 130 En cas de perturbations, c'est-à-dire lors de dérangements dans les appareils de traitement des données d'indication, ou dans les lignes de signalisation proprement dites, il peut arriver qu'une tension perturbatrice pouvant atteindre la valeur de la tension de réseau utilisée, soit transmise aux appareils de haute classe de sécurité, par l'intermédiaire des lignes de signalisation.Dans un tel cas, il y a danger de mort pour le patient, en raison des courants de fuite élevés, provoqués par la tension perturbtrice du fait Rlle le patient est relié galvaniquement par des électrodes externes, ou même internes, avec l'appareil de classe de sécurité supérieure, par exemple un électrocardiographe. De ce fait, les mesures de sécurité prises sur ces appareils de classe de sécurité supérieure, perdent leur efficacité. En général il n'y a aucune possibilité d'étendre les mesures de sécurité, telles qu'elles sont exigées pour la classe de sécurité de locaux utilisés à des fins médicales, sur l'ensemble de la zone occupée par les lignes de signalisation ou par les appareils d'exploitation ou d'indication qui y sont reliés.Afin d'assurer néanmoins une sécurité suffisante des appareils de classe de sécurité supérieure, ou des patients qui y sont reliés, l'invention propose d'incorporer le plus près possible des appareils de classe de sécurité supérieure des dispositifs de couplage pouvant etre séparés zalvaniquement et ayant un courant de fuite ne dépassant pas la valeur maximale admissible pour des appareils de classe de sécurité supérieure dans le cas où lors d'un dérangement, la tension de réseau se trouve appliquée aux lignes de signalisation à l'extérieur des locaux. Les fréquences contenues dans les électrogrammes à transmettre ne dépassant en général pas 400 Hz (les fréquences contenues dans la pointe R d'un électrocardiogramme vont au maximum jusqu'à environ 100 Hz), et l'électrocardiogram- me contient des composants continues importantes, chaque dispositif de couplage doit être approprié de préférence pour la transmission de fréquences très basses, en particulier entre 0-400 Hz, sans qu'en cas de dérangement, les courants de fuite dépassent pour autant la valeur admissible. Dans ce but, on prévoit dans le cadre de l'invention de constituer chaque dispositif de couplage, dans le sens de l'information à transmettre, essentiellement par un modulateur avec urgénérateur de modulation, un organe de couplage de préférenc capacitif et un démodulateur.Des organes de couplage capacitif sont bon marché, ont une longue durée de vie (le vieillissement est pratiquement négligeable) ainsi qu'une rigidité diélectrique élevée. La modulation des signaux permet l'utilisation de condensateurs de couplage 8 capacité relativement faible, qui comme on le souhaite, maintiennent les courants de fuite à un niveau bas. En respectant les conditions de sécurité exigées, les caractéristiques de transmission favorables sont obtenues si l'élément de couplage capacitif est composé de deux condensateurs, de capacité ayant un ordre de grandeur d'environ 100 pF, dont l'un est prévu pour la transmission des signaux et l'autre pour le découplage par rapport à la masse. On obtient une construction simple des modulateurs, en utilisant comme modulateurs, des modulateurs d'impulsions en durée ; le générateur de modulation est constitué alors opportunément par un générateur triangulaire bipolairesymétrique, et le modulateur est constitué par un comparateur. Un générateur triangulaire bipolaire-symétrique permet de capter de fanon simple, aussi bien des signaux positifs que des signaux négatifs. En outre, l'utilisation de tels modulateurs d'impulsions en durée présente encore l'avantage qu'une dérivée de la fréquence du générateur de modulation ne modifie pas les caractéristiqueS de transmission du point de couplage. En outre, il est opportun de choisir le rapport entre la fréquence de transmission maximale et la fréquence du générateur ayant un ordre de grandeur d'environ 1:40, de préférence une fréquence de générateur de 16 kHz pour une frequence de transmission maximale de 400 Sz. bn choisissant la fréquence du générateur de cette façon, on peut utiliser comme- démodula- teurs, des filtres passe-bas, dont la raiaeur du flanc est suffisamment grandc pour une démodulation impeccable, et se trouve malgré tout dans des limites- telles qu'il en résulte une construction de circuit simple et peu onéreuse des filtres passebas. il est de plus opportun de monter un filtre passe-bas en série avec le modulateur, empêchant ainsi des mélanges des fréquences indésirables lors de la modulation. De façon opportune, le dispositif de connexion électrique de chaque dispositif de couplage, est monté sur un panneau de connexion propre ; les raccordements des dispositifs de couplage d'une part aux appareils de classe de sécurite supérieure ou c'autre part aux lignes de slgnslisation, doivent être réalisés uniformément sous forme de connexions à fiches. les connexions des points de contact et les raccords correspondants des appareils de classe de sécurité supérieure ou des lignes de signalisation, doivent en outre être disposés de façon symétrique les uns par rapport aux autres, de sorte qu'il en résulte pour cnaque panneau de connexion deux possibilités d'enfichage dans les raccords correspondants, dans lesquels les sens de transmission du dispositif de couplage est respecti vement inversé ; de ce fait il est possible, de façon simple, c'est-a-dire sans grande mise en oeuvre de commutateurs ou similaires, de transmettre dans le local utilisé à des fins médicales par inversion de connexion des différents panneaux, aussi Díen des signaux émanant des appareils de classe de sécurité supérieure vers les appareils d'exploitation ou atindica- tion (transmission aller), qu'en sens inverse (transmission en retour) à partir des a-#areils d'indication ou +'exploitation vers le local à usage médical, éventuellement aussi en intercalant une centrale. Pour économiser des générateus C monulatlon, il est avantageux de raccorder les modulateurs de plusieurs dispositifs de couplage, à un générateur de modulation commun. Pour ce raccordement, les connexions sur le cdté des appareils de classe de sécurité supérieure sont complétés d'un contact conçu en conséquence. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et représenté schématiquement au dessin annexé, une forme de réalisation d'un groupe d'appareils médicaux suivant l'invention. Dans-la figure, un local I utilisé à des fins médicales, par exemple salle d'opération (représenté en traits discontinus) est équipé de trois appareils 2, #, 4 de classe de sécurité supérieure, par exemple d'un électrocardiographe, d'un électroencéphalographe ou similaire, reliés a un patient (non représenté) par l'intermédiaire d'électrodes ou similaires. Les signaux captés par les appareils 2 à 4, sonttransmis à un appareil d'exploitation ou à un appareil indicateur 8 (installation de traitement des données),se trouvant à l'extérieur du local 1 utilisé à des fins médicales, par l'in termédiaire des lignes de signalisation 5, 6, 7.Le couplage de l'appareil 2 avec la ligne de signalisation 5 s'effectue par l'intermédiaire d'un premier dispositif de couplage constitué par les éléments de circuit 9 à 14, le couplage de l'appareil 3 avec la ligne de signalisation 6, est réalisé par l'intermédiaire d'un second dispositif de couplage constitué par les éléments de circuit 15 à 20, et le couplage de l'appareil 4 avec la ligne de signalisation 7, par l'intermédiaire d'un dispositif de couplage constitué par les éléments de circuit 21 à 26. mes éléments 9, 15, 21 représentent chacun un amplificateur avec filtre passe-bas monté en série, les éléments 10, 16, 22 représentent chacun un comparateur, les éléments 11, 12, 11, 18, 23 et 24 sont chacun un condensateur de la capacité de 100 pH, les éléments 13, 19, 25 représentent chacun une bascule bistable et les éléments 14, 20, 26 chacun un filtre passe-bas. Les comparateurs 10, 16, 22 sont utilisés comme modulateurs et, ensemble avec un générateur triangulaire bipolaire-symétrique 27 (générateur de modulation) ils servent à la modulation en durée des impulsions des signaux captés par les appareils 2 à 4. les filtres passe-bas contenus dans les éléments o , 21 empêchent des mélanges des fréquences indésirables se présentant lors de la modulation. les impulsions produites aux sorties des comparateurs 10, 16, 2, sont différenciées par les condensateurs 11, 17, 23. La reconstitution du train d'impulsions primitif, s'effectue au moyen des étages à bascule bistable 13, 19, 25 et enfin la démodulation des signaux, dans les filtres passebas 14, 20, 26. Les capacités 12, 18 et 24 servent au découplage de masse.Chaque dispositif de couplage est monté sur un panneau de connexion propre à ce dispositif. les connexions 28 à 33 des dispositifs de couplage aux appareils 2 å 4 ou au géné- rateur de modulation 27, sont réalisées sous orme de connexions par fiches. Symétriquement à ces connexions 28 # 33, sont disposées d'autres connexions par fiches 34 à 39, parmi lesquelles 35, 37 et 39 représentent les connexions avec les lignes de signalisation 5, 6, et 7, et les connexions 34, 36, 38, les connexions correspondantes d'un deuxième générateur de modulation 40.Compte tenu d'une telle conception des connexions 28 à 39, il se présente la possibilité d'inverser l'enfichage de chacun des panneaux de connexion par rapport à son dispositif de couplage, et d'inverser en conséquence de façon simple, le sens de transmission de ce dispositif.Dans l'exemple de réalisation on représente un tel dispositif de couplage à transmission de sens inverse, comportant les éléments 41 à 46, l'élément 41 représentant encore un amplificateur avec filtre passe-bas branché en série, l'élément 42 un comparateur pour la modulation en durée des impulsions qui est couplé avec le générateur de modulation 40, les éléments 43, 44 des calcites de 100 pF, l'élément 45 un étage a bascule bistable, et l'élément 46 un filtre passe-bas en tant que démouul#teur. Par l'intermédiaire de ce dispositif de couplage on transmet par exemple a un signal en retour, le résultat d'une analyse de signal établie par l'installation d'exploitation des données, à un appareil visionneur 47 situé dans le local 1. IJa rétro-signalisation s'effectue par l'intermédiaire de le ligne de signalisation 49 à l'aide d'une centrale 48 reliée à l'installation d'exploita- tion des données o". les connexions du dis;;os;tif de couplage a transmettre en sens inverse, avec la visionneuse 47, ou le générateur 27, sont conçues d'une façon correspondant aux connexions 28 à 33 et désignées par 50, 51. Il en est de même pour les connexions désignées par 52, 53 de ce dispositif de couplage avec le générateur 40 ou avec la ligne de signalisa- tion 49. le générateur 27, le récpteur 47 aussi que tous les composants des dispositifs de couplage entre les appareils 2 a 4 et les rrindensateurs C clan, sont alimentés par un premier dispositif d'alimentation 54, tandis que le générateur 40 ainsi que tous les composants des points de couplage entre les condensateurs de couplage et les lignes de signalisation sont alimentés par un deuxième dispositif d'alimentation 55. les dispositifs d'alimentation sont réliés avec isolement de protection, au réseau d'alimentation 57, situé dans le local, par l'intermédiaire de la bobine de couplage commune 56. Les deux dispositifs d'alimentation sont également isolés l'un par rapport a l'autre.L'utilisation de deux dispositifs d'alimentation séparés de ce genre, présentant un isolement élevé l'un par rapport à l'autre au lieu d'un seul dispositif d'alimentation commun, empêche la transmission éventuelle d'une tension perturbatrice appliquée aux lignes de signalisation, par l'intermédiaire du réseau d'alimentation. La ligne 58 en traits mixtes, indique les points à l'intérieur du local l utilisé à des fins médicales, auxquels on interdit l'accès de tensions perturbatrices provenant des lignes de signalisation éventuellement conductrices de la tension du réseau. our une meilleurs compréhension l'exemple de réalisation est uniquement représenté comme système à quatre canaux (quatre voies de transmission de signaux ayant chacune un point de couplage). Bien entendu, il peut également être conçu comme système à cinq, six canaux, etc.. Dans le cas le plus défavorable, le couplage capacitif (2x100pF) entrasse pour une tension de 80 V/50 Hz appliquée aux lignes de signalisation, un courant de fuite de 20}LA par canal de transmission. Pour un ensemble de six canaux de transmission, le courant de fuite total, en cas de dérangement, serait alors de 520 FAS si la valeur maximale du courant de fuite amenée par l'alimentation du réseau est de 200 MA. De ce fait, le courant de fuite maximal se présentant, serait dans tous les cas, encore inférieur à la valeur de 750 MA, admissible selon la classe de protection I, de la norme de sécurité allemande VDE 0150, tome 1. REVENDICATIONS 1. Groupe d'appareils médicaux composé d'appareils d'une haute classe de sécurité, placés dans des locaux utilisés à des fins médicales, par exemple électrocardiographe, électroencéphalographe et similaires, ainsi que d'appareils, d'exploitation de données ou d'indication d'une classe de sécurité moindre, par exemple une installation d'exploitation des données qui analyse par exemple les signaux captés par l'encéphalographe et indique éventuellement le résultat par un signal en retour sur un appareil visionneur placé dans le local à usage médical, les appareils cités étant disposés en dehors desdits locaux et reliés par l'intermédiaire de lignes de signalisation, caractérisé par le fait que dans les lignes de signalisation (#, 6, 'I, 49), on incorpore le plus près possible des appareils (2, 3, 4, 47) de classe de sécurité supérieure, des dispositifs de couplage (9 à 14 ; 15 à 20 ; 21 à 26. 41 à 46) sans liaison galvanique et ayant un courant de fuite ne dépassant pas la valeur maximale admissible pour des appareils de classe de sécurité supérieure dans le cas où lors d'un dérangement la tension du réseau se trouve appliquée aux lignes de signalisation a l'extérieur des locaux. 2. Groupe d'appareils médicaux suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque dispositif de couplage est conçu de préférence pour la transmission de fréquence ces très basses, en particulier entre 0 à 400 Hz. 3. Groupe d'appareils médicaux suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que chaque dispositif de couplage est constitué essentiellement dans le sens de l'information à transmettre, par un modulateur (par exemple 10) avec un générateur de modulation (par exemple 2fX par un organe de couplage de préférence capacitif (par exemple 11, 12) et par un démodulateur (par exemple 14). 4. Groupe d'appareils médicaux suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que l'organe de couplage capacitif se compose de deux condensateurs (par exemple 11, 12) dont la capacité est de l'ordre de 100 pF environ, dont l'un (nar exemple 11) est prévu pour la transmission de signaux et l'autre (par exemple 12) pour le découplage par rapport à la masse. 5. Groupe d'appareils médicaux suivant les revendications 3 et 4, caractérisé par le fait qu'on utilise comme modulateur, un modulateur d'impulsions en durée. 6. Groupe d'appareils médicaux suivant la revendication 5, caractérisé par le fait qu'on utilise comme générateur de modulation un générateur triangulaire bipolairesymétrique, et comme modulateur un comparateur. 7. Groupe d'appareils médicaux suivant les revendications 5 et 6 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que le rapport entre la fréquence de transmission maximale et la fréquence du générateur, est de l'ordre de 1:40 environ, et que pour une fréquence de transmission maximale de 400 Hz, on choisit de préférence une fréquence de générateur de 16 kHz. 8. Groupe d'appareils médicaux suivant lten- semble des revendications 3, 4, 5, 6 et 7, caractérisé par le fait qu'un filtre passe-bas (par exemple 9) est branché en série avec le modulateur (par exemple 10). 9. Groupe d'appareils médicaux suivant l'ensemble des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 et 8, caractérisé par le fait que le dispositif de connexion électrique de chaque dispositif de couplage est monté sur un panneau de connexion qui leur est propre, et que les raccordements (29, 31, 33, 51) des dispositifs de couplage d'une part aux appareils de classe de sécurité supérieure, et/ou d'autre part les raccordements (35, 37, 39, 53) aux lignes de signalisation, sont réalisés uniformément sous forme de connexions à fiches. 10. Groupe d'appareils médicaux suivant la revendication 9, caractérisé par le fait que les connexions des dispositifs de contact et les raccords correspondants des appareils de classe de sécurité supérieure et/ou des lignes de signalisation, sont disposées de façon symétrique les unes par rapport aux autres de sorte qu'il en résulte pour chaque panneau de connexion deux possibilités d'enfichage dans les raccords correspondants dans lesquels le sens de transmission du dispositif de couplage est respectivement inverse (transmission aller, ou transmission en retour). 11. Groupe d'appareils médicaux suivant lten- semble des revendications 9 et 10, caractérisé par le fait que les modulateurs de plusieurs dispositifs de couplage sont reliés à un générateur de modulation (27) commun. 12. Groupe d'appareils médicaux suivant la revendication 11, caractérisé par le fait que pour le raccordement du générateur de modulation (27) commun, les connexions sur le côté des appareils (2, , 4, 47) de classe de sécurité supérieure, sont complétés par un contact 28, #u, 32, 50 conçu en conséquence. 13. Groupe d'appareils médicaux suivant la revendication 12, caractérisé par le fait que pour le raccordement d'un générateur de modulation (40) supplémentaire, les connexions correspondantes du côté des lignes de signalisation (5, 6, 7, 49), sont complétés d'un contact (34, 36 38, 52) conçu en conséquence. 14. Groupe d'appareils médicaux suivant la revendication 13, caractérisé par le fait que le générateur de modulation (27) avec les connexions correspondantes du côté de l'appareil ainsi que tous les composants des dispositifs de couplage entre les appareils de classe de sécurité supérieure et les condensateurs de couplage sont alimentés par un premier dispositif d'alimentation (54), tandis que le générateur (40) ainsi que tous les composants des dispositifs de couplage entre les condensateurs de couplage et les lignes de signalisation sont alimentés par undeuxieme dispositifs d'alimentation t55), qui présente également un isolement élevé par rapport au premier dispositif d'alimentation.