Brevet FR2137199A1 — publié le 19721229

La présente invention concerne un dispositif d'alimentation électrique d'un pacemaker à partir d'énergie biogalvanique. On connaft déjà des pacemakers dont les circuits électroniques sont alimentés par des piles à mercure. Ces pacemakers ont une durée de vie assez courte; il faut en effet les renouveler tous les dixZhuit mois en moyen ne car les piles sont usées au bout de ce temps. Chaque remplacement par un pacemaker neuf nécessite une réinterven tion chirurgicale avec tous les inconvénients que cela entrafne, aussi bien pour le patient (hospitalisation) que pour la sécurité sociale (dépense), sans oublier un risque d'infection toujours présent lors des reprises chirurgicales. Récemfnent, on a commencé à utiliser des pacemakers dans lesquels énergie électrique est fournie par conversion thermoélectrique de la chaleur dégagée par une source radio-isotopique. Ces pacemakers ont une durée de vie beaucoup plus longue, de l'ordre de dix ans, mais ils présentent l'inconvé- nient d'avoir un prix de revient élevé, et une fiabilité moyenne du fait de l'utiw lisation des thermocouples. La présente invention vise un pacemaker à alimentation électrique à partir d'énergie biogalvanique évitant les inconvénients des pacemakers connus et à durée de vie intermédiaire entre celle des pacemakers à piles au mercure et celle des pacemakers à générateur radio-isotopique. A cet effet, ce dispositif d'alimentation électrique, à partir d'énergie biogalvanique, d'un pacemaker implanté dans le corps d'un patient et composé d'un générateur d'impulsions électriques de stimulation relié à une électrode de stimulation du coeur du patient, est caractérisé en ce qu'il est constitué par une pile biogalvanique comprenant une cathode en platine placée dans le courant circiatoire veineux de retour, et une anode en alliage de magnésium placée en un endroit quelconque du milieu biologique du corps. L'énergie disponible aux bornes de la pile biogalvanique provient de la consommation d'une ou plusieurs substances biologiques à la cathode et de la dissolution de l'anode suivant la loi de Faraday. De ce fait, la durée théori que n'est limitée que par la perte de masse de l'anode. Par rapport aux sources d'énergie actuellement utilisées pour l'alimentation des pacemakers, le dispositif suivant l'invention présente divers avantages. Par rapport aux pacemakers à alimentation par piles à mercure, il pro cure une durée de vie de l'alimentation du pacemaker augmentée, ce qui évite les changements fréquents des pacemakers, changements pénibles pour les malades et coûteux pour les organismes sociaux. Par ailleurs, l'absence des piles au mercure qui, par leur nombre, nécessitent un volume et un poids considérables dans l'alimentation d'un pacemaker et, de plus, l'emploi de cir- cuits intégrés miniaturisant les circuits électroniques permettent de réduire le volume de l'ensemble. Par rapport aux pacemakers utilisant, comme source d'énergie, un radio-isotope (plutonium 238 par exemple), la pile biogalvanique présente toute sécurité de fonctionnement, en ce qui concerne les radiations, à la fois, pour le malade et les personnes qui l'entourent, et sur le plan psychologique, elle n'entrafne aucune réticence à son emploi. Q1 décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exé- cution de la présente invention, en référence au dessins annexé sur lequel la figure I est un schéma illustrant l'implantation, dans le corps d'un patient, d'un pacemaker alimenté par le dispositif suivant l'invention - la figure 2 est un schéma synoptique de l'ensemble du pacemaker et de son dispositif d'alimentation électrique. Comme on peut le voir sur la figure I, le pacemaker proprement dit 1, implanté en un endroit quelconque du milieu biologique du corps humain du point de vue chirurgical, est relié par une sonde 2 à une électrode stimulatrice terminale 3 fixée dans l'apex du ventricule droit VD du coeur 4 d'un patient. La sonde 2 est constituée par un tube souple en matière plastique à l'intérieur duquel s'étend un fil électrique 5 reliant le pacemaker 1 à l'électrode stimulas trice terminale 3. Le dispositif d'alimentation électrique du pacemaker suivant l'invention est constitué par une pile biogalvanique comprenant une anode 6 et une cathode 7 plongées dans le milieu biologique du corps humain. On sait en effet que deux électrode s métalliques, de natures différentes plongées dans une solution électrolytique, ce qui est le cas de ce milieu biologique, fournissent à leurs bornes une différence de potentiel. La cathode 7, réalisée en platine, se présente sous la forme d'un tronçon de tube ayant par exemple une longueur de 40 mm, un diamètre tinter~ ne de 4,8 mm et un diamètre externe de 5 mm. Ce tronçon de tube est enfilé sur la sonde 2 et porté par cette dernière, de manière à se trouver placé dans le courant circulatoire veineux de retour, en raison de la valeur constat te des paramètres biologiques du sang au niveau de cette électrode (pH, pO2). Comme on peut le voir sur la figure 1, la cathode 7 se trouve logée dans l'oreillette droite OD du coeur 4, ce qui permet d'obtenir le maximum de balayage sanguin, au niveau de la cathode. L'anode 6 de la pile biogalvanique est réalisée en un alliage à base de magnésium, par exemple un alliage maguésium-zirconium ou encore magné sîum-manganèse. Cette anode peut etre placée en un endroit quelconque du milieu biologique du corps humain. Toutefois, du point de vue chirurgical, la situation préférentelle semble être le tissu sous-cutané profond à proximité de l'introduction veineuse de la sonde. Du fait de l'éloignement entre la cathode et l'anode, on évite l'intoxication de la cathode 7 par les produits libérés à la suite de la dissolution pro gressive de l'anode 6 suivant la loi de Faraday. La durée théorique de la pile n'est limitée que par la perte de masse de l'anode. Bien que le tissu sous-cu- tané puisse autoriser une masse importante d'alliage, il est souhaitable d'en réduire les dimensions, compte tenu de la durée de vie souhaitée. Dans une forme d'exécution non limitative de l'invention, l'anode 6 utilisée a la forme d'un disque de magnésium#manganèse ayant un diamètre de 30 mm et une épaisseur de 5 mm. Avec deux électrodes 6 et 7, telles que décrites ci-dessus, on obtient une force électromotrice durable comprise entre 1, 2 V et 0, 5V, pour un cou- rant débité de 200 à 400 micro-ampères, ce qui correspond à une énergie très suffisante pour alimenter le pacemaker 1. L'anode 6 est située à proximité immédiate du pacemaker 1, ainsi que d'un convertisseur de tension continu-continu 8 permettant d'élever la tension au pacemaker 1 à environ 5 volts. La cathode 7 est reliée au convertisseur 8, par un fil électrique 9 logé à l'intérieur de la sonde 2. Comme on peut le voir sur la figure 2, le convertisseur 8 a deux en- trées respectivement reliées à l'anode 6 et à la cathode 7, entrées entre lesw quelles apparåIt une différence de potentiel comprise entre 0, 5 et 1, 2 volts. Le convertisseur 8 fournit à sa sortie une tension d'environ 5 volts appliquée au pacemaker 1 qui produit à son tour des impulsions électriques transmises de/ par le fil 5 à l'électrodegimulation terminale 3. Les impératifs vitaux particuliers auxquels doit satisfaire le dispositif suivant l'invention, sont lessuivants les métaux utilisés ne doivent pas etre toxiques pour l'organisme ; à ce jour, le platine pour la cathode et un alliage à base de magnésium comme anode ne présentent aucune toxicité connue pour l'organisme; la pile doit être bien tolérée localement. Cette tolérance locale est double, à savoir tolérance au métal isolé (corrosion spontanée dans le milieu biolo- gique du corps humain) et tolérance au phénomène biogalvanique enfin, étant donné la position intra-auriculaire droite de la cathode, son volume et son poids doivent etre choisis pour ne pas gêner la dynamique car diaque. Bien que dans la description qui précède, le dispositif d'alimentation électrique ait été conçu plus particulièrement pour être associé à un pace maker, il est évident qu'il pourrait également servir à alimenter tout autre appareil implanté dans le corps humain ne demandant pas une énergie très supérieure à celle d'un pacemaker. Revendications 1) Dispositif d'alimentation électrique, à partir d'énergie biogalvani que, d'un pacemaker implanté dans le corps d'un patient et composé d'un gêné- rateur d'impulsions électriques de stimulation relié à une électrode de stimulation du coeur du patient, caractérisé en ce qu'il est constitué par une pile biogalvanique comprenant une cathode 7 en platine placée dans le courant cire. culatoire veineux de retour, et une anode 6 en alliage de magnésium placée en un endroit quelconque du milieu biologique du corps. 2) Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la cathode de en platine 7 est constituée par un tronçon de tube enfilé sur la sonde endos cavitaire portant à son extrémité l'électrode de stimulation 3. 3) Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la cathode de en platine tubulaire 7 est placée, sur la sonde 2, à une distance de lélecw trode de stimulation terminale 3 telle que lorsque cette électrode se trouve placée dans l'apex du ventricule droit du coeur du patient, la cathode en pla- tine 7 soit située dans l'oreillette droite. 4) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que 1' anode en alliage de magnésium a la forme d'un disque et est adjacente au pacemaker 1 pour être implantée avec ce dernier sous la peau.