Brevet FR2128108A1 — publié le 19721020

La présente invention concerne des dispositifs de signalisation de panne dans un appareil de mesure ou de surveillance (appelé "monitoring" dans la littérature anglo-saxonne); notamment dans les circuits dtentrée effectuant le prélèvement des données à @ mesurer, tels que les circuits de prélèvement des bio-potentiels. Lorsqu'un tel appareil est utilisé notamment pour la surveillance intensive des malades èn réanination ou pour le contrôle d!un processus thérapeutique, il est de première importance d'être informé dès qu'une coupure se produit, par exemple, au niveau de l'acquisition des données à surveillery tel que le niveau de captation d'un électrocardiogramme (ECG) ou celui d'un électroencéphalogramme (EEG). Dans le cas dtune telle panne qui se produit, par exemple, dans les circuits de prélèvement d'un électrocardiographe compre- nant un dispositif de traitement des données qui commande, en l'absence de signaux bio-électriques dfentrée, la mise en route dtun cardiostimulateur dit "à la demande", ce dernier pourrait ttre mis en route de manière erronée ou bien, lors d'un argot du coeur du nalade surveillé, des signaux parasites provenant du secteur par induction pourraient empêcher la mise en route de celui-ct, Dans les appareils connus de ce genre, un circuit de contrôle est généralement couplé directement à l'entrée de chacun des préamplificateurs de l1appareil, cette entrée étant d'autre part reliée à une électrode de captation. Un tel appareil nécessite autant de circuits de contrôle qu'il y a de capteurs de potentiel ou d'électrodes d1entrée, par exemple de 5 à 19 en électrocardiographie. 3n outre, ces circuits de contrôle connectés à l'entrée des préamplificateurs de haute qualité (gain et impédance d' entrée élevées, faible bruit), constitués généralement par des amplifica- teurs différentiels de grande différentialité (appelée "common mode rejection ration dans la littérature anglo-saxonn), produisent un déséquilibre considérable et dégradent souvent les perfornances de ces préamplificateurs. Le dispositif suivant l'invention, permet d'éviter ces inconvénients. Dans celui-ci en eff et il est possible de contrôler en permanence l'ensemble des circuits d'entrée en surveillant; par exemple, la continuité de l'ensemble des dérivations de itélectrocardiographe sans détériorer les performances des préamplifiateurs. L'invention permet, en outre, une réalisation extrêmement simple et très par couteuse du dispositif de signalisation de panne. Suivant l'invention, un dispositif de signalisation d'une panne dans les circuits d1 entrée d'un appareil de mesure, notanment dans les circuits de prélèvement des bio-potentielo ledit appareil comportant : un ou plusieurs capteurs fournissant des signaux électriques, un dispositif d'amplification et des liaisons électriques réunissant les capteurs aux entrées correspondantes du dispositif d'amplification, est principalement caractérisé par le fait qu'il comporte : un générateur de signal fournissant un Signal, dont la fréquence est en dehors de la bande de fréquences des signaux fournis par les capteurs et inférieure à la fréquence de coupure du dispositif d'amplification ; une boucle alimentée par le générateur et entourant l'ensemble des liaisons un un point en dont des entrées du dispositif d'amplification ; un dispositif de filtrage, laissant passer uniquement les signaux à la fréquence du générateur, couplé à la sortie du dispositif dtanplification ; et un circuit de réception du signal d'alarme et de signalisation comportant : un détecteur d'amplitude ; un dispositif à seuil comparant le niveau du signal détecté à une tension de référence fournie par une source ; ledit dispositif à seuil fournissant un signal déclenchant l'alarme dès que le niveau du signal détecté atteint ou dépasse celui de la tension de référence. L'invention sera mieux comprise et d'autres de ses caractéris- tiques et avantages apparattront à l'aide de la description ci-après et du dessin annexé s'y rapportant, donnés à titre d'exemple non limitatif, sur lesquels : la figure t représente un bloc-diagramme d'un mode de réalisation simple dtun appareil électro-médical comportant un dispositif de signalisation de panne suivant l'invention ; et la figure 2 est un bloc-diagramme d'un mode de réalisation d'un élément du dispositif de la figure 1. Sur ces figures les mêmes éléments portent les nones nombres de repères. Sur la figure i, le patient, désigné par le repère , porte à divers endroits de son corps des électrodes de prélèvement 2 à 6, dont la dornière est mise à la nasse et par rapport à laquelle on prélève en mode différentiel les différents bio-potentiels à l'aide de dérivations reliant respectivement ces électrodes aux entrées des préamplificateurs faisant partie du bloc 8, éventuellement par l'intermédiaire d un dispositif de protection contre les surtensions 7 à basse impédance, tel que décrit, par exemple, dans le brevet français No 1.564.695 du 20 Février 1968 de la demanderesse. Le bloc 8 comprend les préamplificateurs et un commutateur permettant de choisir la dérivation d'où l'on désire prélever le bic-potentiel, ce commutateur pouvant ttre nanuel, rotatif et entratné par moteur, commandé à distance ou suivant automatiquement un programme prédéterminé. La sortie du bloc 8 alimente un étage amplificateur 9, qui à son tour alimente en parallèle un filtre passe-bas 10 et un filtre passe-haut ou passe-bande j 3, ce dernier faisant partie du dispositif de signalisation suivant ltinvention. Le filtre passe-bas 10 fournit des signaux bio-électriques à une borne 15, pouvant représenter la borne d'entrée d'un autre étage d'amplification, d'un enregistreur graphique ou magnétique, d'un oscilloscope, d'un dispositif de traitement des données ou de surveillance; etc... Le dispositif de signalisation de panne suivant l'invention comporte en outre un générateur de signal Il débitant sur une boucle 12, qui entoure l'ensemble des dérivations respectivement reliant les électrodes 1 à 5 aux entrées du bloc 8. Ce générateur 11, fournissant un signal de fréquence relativement élevée par rapport à celle des signaux captés par les électrodes, mais inférieure à la fréquence de coupure des dispositifs d'amplification 8 et 9 (par exemple de tordre de quelques kilohertz); peut btie constitué par un oscillateur audio-fréquence classique ou un nultivibrateur astable, par exemple. La boucle 12 entourant les dérivations est de préférence disposée en amont des entrées du bloc 8 à proximité de ces dernières. Elle peut titre ouverte ou fermée sur elle-rqee donnant ainsi un couplage capacitif ou bien ses deux extrémités peuvent titre branchées respectivement à deux bornes de sortie du générateur il afin de constituer un couplage inductif avec les dérivations. Le dispositif de signalisation selon l'invention comporte encore un circuit de réception du signal d'alarme 14 Sur la figure 2, on a représenté d'une manière plus détaillée le circuit de réception du signal d'alarme 14. Celui-ci reçoit sur son entrée le signal de sortie de l'amplificateur 9 par l'intermédiaire du filtre 13.I1 comprend : un étage détecteur t40 2 un dispositif à seuil 141 fournissant sur sa sortie une tel sion continue d'un niveau prédéterminé dès que le niveau du signal appliqué sur ltune de ces entrées atteint ou dépasse le niveau de la tension de référence appliquée sur son aUtre entrée ; un générateur de tension de référence t42 et un dispositif de commutation 143 fournissant sur sa sortie 145 la tension ou le signal dt alarme et alimentant éventuellment un voyant de signalisation 1440 On notera ici que le dispositif de commutation t43 peut être constitué, par exemple, par un relais électromagnétique dont l'inducteur est inséré, par exemple, dans le circuit anode collecteur de l'un des tubeetransistors dtun basculeur de Scbnitt constituant le dispositif à seuil 141 ou bien par un tube ou transistor, saturé ou bloqué (travaillant par tout ou rien). Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant : la boucle 12 alimentée par le générateur 11 induit (capacUive nent ou inductivenent) un courant haute-fréquence dans l'ensemble des circuits de prélèvement (dérivations). Si tous les contacts des électrodes 2 à 6 avec le corps j du patient sont bons, la tension haute-fréquence à ltentrée des préamplificateurs sera de faible amplitude, car l'impédance du corps du patient 1 (et éventuellement celle du dispositif 7) est relativement faible par rapport à l'impédance correspondant au couplage capacitif ou inductif de la boucle 12 avec les dérivations. Pans ce cas, la sortie du filtre passe-bande 13 fournit un signal haute-fréquence, qui après redressement par le détecteur 140 fournit au dispositif 141, constitué par exemple par un comparateur de tension (tel qu'un amplificateur différentiel à seuil ou une bascule de Schnitt), une tension nettement inférieure à la tension de référence fournie par le générateur 142 et le dispositif de commutation 143 ne sera pas déclenché. Si par contre une panne quelconque survient niveau de la captation des signaux biologiques ou @ icelui des circuits d'entrée en amont des préamplificateurs 8, telle qutune coupure d'une liaison, le détachement ou le sauvais contact d'une électrode entraînant une augmentation de l'impédance de contact, les signaux hante-fréquence ne sont plus court-circuités par l'impé dance faible du sujet.Ceci a pour effet de faire apXarattre k l'entrée du préamplificateur qui est alimenté par la liaison (dérivation) défectueuse un signal haute-fréquence d?amplitude appréciable. Si le commutateur du bloc 8 couple la sortie de ce préamplificateur à l'entrée de l'amplificateur 9; la sortie du filtre 13 fournira une tension haute-fréquence qui après redressement donnera un niveau suffisant pour déclencher l'alarme en actionnant le dispositif commutateur 143. Si, conne il a été mentionné précédemment, l'électrocardio- graphe commande un cardiostimulateur à le demande, le signal d'alarme apparaîssat sur la sortie 145 est utilisé pour nettre en route le cardiostimulateur, afin de prévenir un accident fatal. On remarquera ici que le dispositif de signalisation de panne suivant l'invention peut être utilisé dans des dispositifs surveillance des processus industriels, ou autres, & les circuits de captation des données sont à basse impédance, tels que les jauges à contrainte. Il peut également être ensi8agd d'utiliser un tel dispositif pour surveiller non seulement les circuits d'entrée, nais également les circuits d'amplification et de transmission des grandeurs électriques. Dans ce cas, le signal haute-fréquence de faible niveau signale le fonctionnement correct de la channe de transmission et son absence totale signifie une panne dans cette dernière cette absence déclenchant un autre dispositif alarme pour signaler cette dernière. REVENDICATION t - Dispositif de signalisation d'une panne dans les circuits d'entrée d'un appareil de mesure, notamment dans lescircuits de prélèvement des bio-pottatiels, ledit apparais comportant : un ou plusieurs capteurs t2 à 6) fournissant des signait électriques, un dispositif d'amplification (8* 9) et des liaisons électriques réunissant les capteurs aux entrées correspondantes du dispositif d'amplification caractérisé par le fait qutil comporte ; un génb- rateur de signal 11 fournissant un signal, dont la fréquence est en dehors de la bande de fréquences des signaux fournis par les capteurs et inférieure à la fréquence de coupure du dispositif d'amplification (8 9) ; une boucle (12) alimentée par le générateur (ji) et entourant l'ensemble des liaisons en un point en amont des entrées du dispositif d'amplification (8; 9) ; un dis posttif de filtrage (13)j laissant passer uniquement les signaux à la fréquence du générateur (11), couplé à la sortie du dispositif d'amplification (8, 9) ; et un circuit de réception du signal d'alarme ot de signalisation (14) comportant : un détecteur d'amplitude (140) ; un dispositif à seuil (141) compas rant le niveau du signal détecté à une tension de référence fournie par une source (142) ; ledit dispositif à seuil fournissant un signal déclenchant l'alarme dès que le niveau du signal détecté atteint ou dépasse celui de la tension de référence. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit dispositif à seuil (141) ou comparateur de tension comporte un amplificateur différentiel dont une entrée reçoit le signal détecté et l'autre la tension de référence. 3 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit de réception (14) comporte, en outre, un dispo sitif commutateur (143) commandé par ledit dispositif à seuil et foornissant un signal de commande à divers dispositifs de Bignalisation (144) et de commande (45). 4 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, adapté à un appareil de mesure de signaux de basses ou de très basses fréquences tels que des bio-potentiels, caractérisé par le fait que le générateur (11) fournit un signal à une fréquence nettement supérieure b la fréquence la plus élevée des signaux fournis par les capteurs, et par le fait que le disposil tif de filtrage (13) comprend un filtre passe-haut ou passebande éliminant du signal transmis audit circuit de réception (t4) les signaux de fréquences inférieures à celle du généra teur (ii). 5 - appareil de mesure de grandeurs électriques fournies par un ou plusieurs capteurs, caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif de signslisation de panne suivant l'une quelconque des revendications précédentes.