Brevet FR2147792A1 — publié le 19730311

la présente invention concerne un appareil d'électro- thérapie. On a décrit dans le brevet français NO 1.220.031 et sa première addition N0 75.079, un appareil d'électrothérapie qui comprend notamment un générateur d'impulsions électriques et des moyens pour faire varier la fréquence des impulsions, On connatt également un appareil d'électrothérapie qui comprend un modulateur de fréquence capable de faire varier la fréquence des impulsions suivant une loi temporelle déterminée et notamment suivant un cycle déterminé. Nais dans ces appareils connus, la durée des impulsions, une fois choisie par l'opérateur, reste fixe et, en particulier, ne change pas au cours du cycle de modulation de fréquence. Dans ces conditions, la valeur moyenne du courant appliqué au patient est directement proportionnelle i la fréquence des impulsions. Or l'expérience a montré que si l'on choisit la durée des impulsions pour obtenir les effets physiologiques voulus quand la fréquence des impulsions est minimale, le patient ne tolère pas cette mEme durée quand la fréquence est maximale, car la valeur moyenne du courant est alors trop forte et il y a risque de brfllure. L'invention a notamment pour but de remédier à ces inconvénients en assurant une innocuité totale du traitement. Selon 11 invention, l'appareil d'électrothêrapie qui comprend un générateur d'impulsions de courant électrique et un modulateur de fréquence pour faire varier la fréquence de ces impul suions, est caractérisé en ce qu'il comprend un modulateur de durée des impulsions et des moyens pour asservir ce modulateur de durée au modulateur de fréquence de façon à réduire la durée des impulpions quand leur fréquence augmente. Ainsi la valeur moyenne du courant appliqué au patient peut être automatiquement maintenue inférieure à une valeur déterminée au cours d'un cycle de modulation de fréquence et tout risque de brisure ou autre accident est écarté. Selon une réalisation préférée de l'invention, le gêné- rateur d'impulsions comprend un maitre-oscillateur à relaxation qui pilote un circuit de déclenchement monostable et le modulateur de durée comprend un générateur de signaux triangulaires qui contrôlent à la fois la fréquence du mattre-oscillateur et le temps de basculement du circuit de déclenchement, et par conséquent la durée des impulsions. Selon une réalisation avantageuse de l'invention, l'appareil comprend un tube cathodique pour faire apparaître les impulsions sur son écran et en permettre le contrôle. Des circuits de balayage horizontal sont prévus pour ce tube, qui sont synchronisés avec les impulsions. Selon une réalisation préférée de l'invention, l'appareil comprend un amplificateur de puissance à transistors dont le transistor de sortie est alimenté à travers un fusible de protection. Un circuit de sécurité à thyristor est prévu pour faire fondre ce fusible quand l'intensité des impulsions dépasse une valeur déterminée. Ainsi le patient est protégé contre toute surintensité qui pourrait se produire, notamment si le transistor de sortie se met en court-circuit. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront encore dans la description détaillée qui va suivre. Âux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non li imitatifs, on a représenté une réalisation préférée de l'invention. - la figure 1 est un schéma synoptique d'un appareil d'électrothérapie conforme à l'invention. - La figure 2 est un diagramme des signaux de commande de modulation de durée et de fréquence. - La figure 3 est un diagramme des impulsions modulées en fréquence et en durée. - La figure 4 est un schéma du mattre-oscillateur et du circuit à déclenchement monostable. - La figure 5 est un diagramme des signaux de balayage horizontal du tube cathodique. - La figure 6 est un schéma du générateur de signaux de balayage horizontal. - La figure 7 est un schéma de l'amplificateur de puis sance et de son circuit de sécurité. L'appareil d'électrothérapie représenté schématiquement à la figure 1 comprend un générateur d'impulsions électriques qui est piloté par un maAitre#oscillateur 1 du type à relaxation. La fréquence de ce mattre-oscillateur peut être modifiée manuellement grâce à un sélecteur de fréquences 2s ou être modulée automatiquement suivant un cycle déterminé2 comme on ltexpliquera plus loin. Le ma1Atre#oscillateur 1 fournit de brèves impulsions qui 1déclenchent, à travers un circuit à retard 3 et un système de commutateurs 4, l'un ou l'autre des deux circuits à déclenchement mo nostables 5, 6. Le circuit monostable 5 fournit des impulsions de forme sensiblement rectangulaire d'une durée de 10 millisecondes, alors que la durée des impulsions du circuit monostable 6 est de O,1 millisecande, Le circuit à retard 3 est par exemple constitué par un circuit monostable analogue au circuit 50 La fréquence des impulsions du mattre-oscillateur 1 peut titre réglée par exemple entre 0,6 impulsion par seconde et 500 impulsions par seconde, au moyen du sélecteur 2. C'est le circuit monostable 5 qui est normalement mis en service au moyen du systime de commutateurs 4, sauf lorsque l'oscillateur 1 est réglé à la fréquence de 300 impulsions par seconde, auquel cas on met en service le circuit monostable 6. Une porte OU, 7, permet d'acheminer les impulsions du circuit 5 ou du circuit 6 vers un circuit 8 de mise en forme, en lui-même connu, qui transforme les fronts raides avant et arrière de ces impulsions en fronts de forme sensiblement exponentielle que la pratique a montrée comme particulièrement intéressante du point de vue thérapeutique. Le générateur comprend encore un circuit d'adaptation 9 relié à une borne Il d'une source de courant continu pour fournir une tension continue de valeur choisie qui est superposée, gracie b une porte OU, 12, aux impulsions exponentielles mentionnées ci-dessus. La sortie de la porte 12 est connectée à l'entrée dtun amplificateur de puissance 13 qui comprend un sélecteur de puistance 14 et un circuit de sécurité 15 qui sera décrit plus loin. La sortie de l'amplificateur 13 est reliée à un potentiomètre de réglage 16 qui est lui-même connecté à travers un milliampéremètre 17 aux bornes de sortie 18 de l'appareil. L'appareil comprend encore un dispositif de modulation cyclique en fréquence et en durée des impulsions de courant. Ce système comprend un oscillateur pilote de modulation 19 du type à relaxation qui fournit de brèves impulsions à la cadence d'une impulsion toutes les cinq secondes. L'oscillateur 19 contrôle une bascule 21 qui fournit des impulsions sensiblement rectangulaires alternées d'une durée de cinq secondes. Ces impulsions sont transformées en impulsions de forme sensiblement triangulaires par un circuit 22 en lui-même connu. La cadence de ces impulsions rectangulaires est donc d'une impulsion toutes les dix secondes. Ces impulsions sont transmises au maitre-oscillateur 1 à travers un jeu de commutateurs 23 qui sont mécaniquement couplés avec le sélecteur de fréquences2. Suivant une caractéristique importante de l'invention, ces impulsions triangulaires sont également transmises par une connexion 24 au circuit monostable 5 de façon à faire varier son temps de basculement et par conséquent la durée des impulsions de sortie de l'appareil. L'appareil comprend en outre un tube cathodique 25 et son dispositif 26 d'alimentation en tensions continues. Les plaques 27 de déviation verticale de ce tube sont connectées aux bornes de sortie 18 de l'appareil tandis que ses plaques de déviation horizontale sont reliées à un dispositif de balayage horizontal. Ce dispositif de balayage comprend une bascule bistable 28 dont une entrée de commande est reliée à la sortie du mattre- oscillateur 1, en amont du circuit à retard 3. La sortie de la bascule 28 est reliée à une des entrées d'une porte OU, 29, dont l'autre entrée est reliée à la sortie du circuit adaptateur 9 de tension continue. La sortie de la porte 29 est connectée à un générateur de dents de scie 31 dont la sortie est reliée aux plaques 52 de déviation horizontale du tube cathodique 25. Le générateur 31 présente une seconde sortie 33 qui est connectée à l'entrée de commande de remise à zéro de la bascule 28. On a représenté à la figure 4, un schéma du maîtreoscillateur 1 et du circuit monostable 5 modulés respectivement en fréquence et en durée. Le mattre-oscillateur 1, du type à relaxation, comprend un transistor p-n-p 41 dont émetteur est relié à travers une résistance réglable 42 au pale positif d'une source de courant continu et dont le collecteur est relié au pale négatif de cette source à travers un condensateur 43. La résistance 42 et le condensateur 43 sont réglables au moyen du sélecteur manuel de fréquences 2. Le collecteur du transistor 41 est également relié à 11 électrode de commande d'un transistor unijonction 44 dont les bases sont respectivement reliées à la source par des résistances 45 et 46. la première base du transistor 44 est reliée d'une part à la bascule 28 des circuits de balayage par une connexion 47 et au circuit de retard 3, comme on 12a dit précédemment. La base du transistor 41 est reliée, à travers le commutateur 23, soit à un diviseur de tension, qui comprend une résistance 52, un potentiomètre 49 et une diode Zener 51, soit à la sortie d'un amplificateur. Ce dernier comprend un transistor n-p-n, 53, dont la base reçoit les signaux triangulaires du circuit 22. L'émetteur et le collecteur du transistor 53 sont reliés respectivement à la source par des résistances 54 et 55 et le collecteur est connecté à la base du transistor 41 à travers une résistance 56, un potentiomètre 57 et le commutateur 23. Le circuit de déclenchement monostable 5 comprend un premier transistor 58 et un second transistor 59 du type n-p-n dont les émetteurs sont reliés directement au pale négatif de la source de courant et dont les bases sont reliées par des résistances 61, 62 au pôle négatif d'une seconde source de courant mise en série avec la première. La base du premier transistor 58 est connectée à travers un circuit résistance-diodes à la sortie du circuit à retard 5 par un des commutateurs 4 (figure 1). Le collecteur du transistor 58 est relié au pôle positif de la première source de courant à travers une résistance 63 et à la base du second transistor 59 par une résistance 64. Le collecteur du second transistor 59 est relié à la base du premier transistor 58 par une capacité 65 et au collecteur d'un transistor 66 de type p-n-p. L'émetteur de ce dernier transistor est connecté au pôle positif de la première source de courant à travers une résistance ajustable 67. La base du transistor 66 est reliée à la base du transistor 41 dans ltoscillateur 1 à travers une résistance 71. La sortie 68 du circuit monostable 5 est reliée par une diode 69 au collecteur du premier transistor 58. Quand le commutateur 25 est placé dans la position representée à la figure 4, les impulsions triangulaires fournies par le circuit 22 ne sont transmises ni à ltoscillateur 1 ni au circuit monostable 5. Dans ces conditions, l'oscillateur à relaxation 1 fonctionne de façon bien connue de l'homme de l'art et qu'il est donc inutile de décrire, et fournit à sa sortie de brèves impulsions dont la cadence est déterminée par les valeurs de la résistance 42 et de la capacité 43. D'autre part, la base du transistor 66 est à potentiel constant de sorte que le circuit monostable 5 fonctionne également d'une façon bien connue pour délivrer des impulsions sensiblement rectangulaires déclenchées par les impulsions de l'oscillateur 1.La durée de ces impulsions rectangulaires est déterminée par les valeurs de la résistance 67, du condensateur 65 et du potentiel de la base du transistor 66. On obtient donc des impulsions de fréquence et de durée constantes après que l'opérateur a choisi les valeurs des résistances 42 et 67 et du condensateur 43. Si l'on veut obtenir des impulsions dont la fréquence et la durée sont automatiquement modulées de façon cyclique, on fait passer le commutateur 23 dans l'autre position de façon à relier la base du transistor 41 au potentiomètre 57. Dans ces conditions, le courant d'émetteur du transistor 41, qui charge le condensateur 43, est modulé par ces impulsions triangulaires 72 (figure 2). Comme on l'a dit plus haut, ces impulsions 72 sont contrôlées par les impulsions 73 fournies par l'oscillateur pilote de modulation 19 à la cadence d'une impulsion toutes les cinq secondes. Le courant de charge du condensateur 43 est donc modulé suivant un cycle d'une durée de dix secondes. Il en résulte que la tension aux bornes de ce condensateur a la forme d'une succession de dents de scie 74 dont la durée passe d'une valeur maximale quand le signal triangulaire 72 est luimême minimal, à une valeur minimale quand le signal 72 est maximal.Le transistor unijonction 44 fournit alors des impulsions 75, correspondant au retour brusque de chaque dent de scie 74 et donc la fréquence est modulée suivant un cycle de dix secondes. Cette fréquence varie, par exemple, de 30 à 80 impulsions par seconde. Les impulsions triangulaires 72 sont aussi transmises à la base du transistor 66 de sorte que le courant de charge du condensateur 65 est modulé de la même façon que celui du condensateur 43 dans le maiAtre#oscillateur. On sait que le temps de basculement du circuit monostable 5 est d'autant plus court que le condensateur 65 se charge rapidement. Ce temps de basculement est donc modulé en synchronisme avec la durée des dents de scie 74. Il en résulte que la durée des impulsions fournies par l'appareil diminue lorsque leur fréquence augmente. Ces impulsions sont représentées à la figure 3 dans laquelle l'échelle des temps est très agrandie par rapport à celle de la figure 2. La partie A de la figure 3 correspond à l'instant où le signal triangulaire 72 est minimal, et la partie B corres pond à l'instant où ce signal 72 est maximal. En A, les impulsions 75 du mattre-oscillateur 1 ont une faible fréquence alors que leur fréquence est beaucoup plus élevée en B. les impulsions 76 fournies par le circuit monostable 5 ont en Â une durée nettement plus grande qu'en B. On notera que par suite de la présence du circuit à retard 3, les impulsions 76 sont décalées en arrière par rapport aux impulsions 75. On voit en 77, les impulsions à fronts exponentiels fournies par le circuit 8 de la figure 1. On va maintenant décrire, en référence aux figures 5 et 6, le système de balayage horizontal prévu pour le tube cathodique 25. Ce système comprend (figure 6), la bascule 28 à deux états stables qui présente deux entrées de commande 78 et 79. Un signal appliqué à l'entrée 78 fait passer la bascule à son état un, tandis qu'un signal appliqué à l'entrée 79 ram#ène cette bascule à l'état zéro. L'entrée 78 est reliée directement à la sortie du maitre-oscillateur 1 (figure 1). La sortie de la bascule 28 est connectée à l'entrée de commande d'un oscillateur à relaxation 31 de schéma comparable à celui du maltre-oscillateur 1. Cet oscillateur 31 comprend un circuit à constante de temps qui comporte un transistor p-n-p 81, une résistance 82 et une capacité 83. Un transistor unijonction 84 provoque la relaxation, comme il est bien connu de l'homme de l'art. Les signaux en dents de scie apparaissant aux bornes de la capacité 83 sont transmis à un amplificateur 85 avant d'être appliqués aux plaques de déviation horizontale du tube cathodique 25. De plus, les impulsions brèves correspondant aux retours brusques de la dent de scie et qui apparaissent sur la première base du transistor 84 sont appliquées à l'entrée 79 de la bascule 28. Le fonctionnement se comprend aisément à l'aide des diagrammes de la figure 5. Chaque impulsion 75 du mattre-oscilla- teur I déclenche une impulsion 86 du circuit à retard 3. Le front arrière de ctte impulsion 86 déclenche à son tour une impulsion 76 du circuit monostable 5 qui est transformée en une impulsion 77 à fronts exponentiels. On a supposé qu'au début de la figure 5, la bascule 28 est dans son état zéro, le transistor 81 étant alors bloqué et le condensateur 83 déchargé. Lorsqu'apparaît l'impulsion 75a du maitre-oscillateur, la bascule 28 passe à l'état un (signal 87 de la figure 5), le transistor 81 devient condusteur et la capacité 83 est chargée à courant constant, engendrant à ses propres bornes une tension en dents de scie 88. Quand le seuil de déclenchement du transistor unijonction 84 est atteint, la tension 88 revient brusquement à zéro et une impulsion 89 apparaît sur la première base de ce transistor et est appliquée à l'entrée 79 de la bascule 28. Celle-ci est ramenée à son état zéro, le transistor 81 est à nouveau bloqué et la tension 88 est maintenue à zéro. L'impulsion suivante 75b du maître-oscillateur 1 déclenche le départ d'une nouvelle tension en dents de scie. On voit ainsi que la tension de balayage est synchronisée avec les impulsions 77 fournies par l'appareil. De plus, grâce au circuit à retard 3 et à la bascule 28 qui arrête le balayage jusqu'à l'impulsion 75b du maiAtre#oscillateur, on voit toujours apparaîtresur l'écran du tube 25 un nombre entier d'impulsions et aucune de celles-ci n'est tronquée ni au début ni à la fin d'un cycle de balayage. Le circuit de sécurité 15 mentionné plus haut en liaison avec l'amplificateur de puissance 13 est représenté en détail à la figure 7. Le repère 91 désigne le transistor de sortie de cet amplificateur. Le collecteur du transistor 91 est relié au pôle positif 92 d'une source de courant continu à travers un potentiomètre de réglage 16 et un fusible de protection 94. L'émetteur du transistor 91 est relié à l'autre pale de la source à travers une résistance 95. Les impulsions de courant appliquées au patient sont prélevées aux bornes du potentiomètre 16 à travers un milliampèremètre 17. Un thyristor 96 a son anode reliée au pale positif de la source à travers le fusible 94, et sa cathode connectée à l'autre ptle de cette source. L'électrode de déclenchement du thyristor 96 est connectée à 11 émetteur du transistor 91 à travers un réseau atténuateur à résistances et deux diodes Zener 97 montées en série. En fonctionnement normal, le signal de tension apparaissant aux bornes de la résistance 95 est inférieure à la tension d'avalanche des deux d odes Zener 97. Le thyristor 96 n'est donc pas conaucteur. Si l'intensité des impulsions appliquées au patient atteint une valeur dangereuse, par suite par exemple d'une mise en court-circuit accidentelle du transistor 91, ou pour toute autre raison, la tension aux bornes de la résistance 95 dépasse la tension d'avalanche des diodes Zener 97 qui deviennent alors fortement conductrices. Le thyristor 96 est amorcé et provoque le passage d'un fort courant à travers le fusible 94. Ce dernier fond et les impulsions dangereuses disparaissent. L'appareil d'électrothérapie conforme à l'invention permet d'assurer l'innocuité totale du traitement. Gracie à la modulation de durée des impulsions conjuguée à la modulation de fréquence, la valeur moyenne du courant appliqué au patient est automatiquement limitée et tout danger de brt- lure est écarté. La représentation claire et détaillée de ces impulsions sur l'écran d'un tube cathodique augmente encore la sécurité en permettant à l'opérateur de contrôler à tout instant ces impulsions. Enfin toute défaillance de l'appareil, en particulier la mise en court-circuit du transistor de sortie, qui pourrait entraîner un danger pour le patient, est automatiquement éliminée par le circuit de sécurité à thyristor. Bien entendu, l'invention ntest pas limitée à la réalisation qui vient d'être décrite, et on peut apporter à celleci de nombreuses variantes d'éxécution sans sortir du domaine de cette invention. En particulier, l'appareil peut comporter des tubes à vide au lieu de transistors. REVEWDICATIONE 1 - L'appareil d'électrothérapie comprenant un générateur d'impulsions de courant électrique et un modulateur de fréquence pour faire varier la fréquence de ces impulsions, caractérisé en ce qu'il comprend un modulateur de durée des impulsions et des moyens pour asservir ce modulateur de durée au modulateur de fréquence de façon à réduire la durée des impulsions quand leur fréquence augmente. 2 - Appareil conforme à la revendication i, caractérisé en ce que le générateur d'impulsions comprend un mattre-oscilla- teur à relaxation et au moins un circuit de déclenchement monostable piloté par le maitre-oscillateur, et en ce que le modulateur de durée comprend un générateur de signaux triangulaires dont la sortie est connectée en parallèle au maitre-oscillateur et au circuit monostable de façon à faire diminuer le temps de basculement de ce circuit monostable et augmenter la fréquence du ma#tre-oscil- lateur et vice-versa, suivant un cycle prédéterminé. 3 - Appareil conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un tube cathodique aux plaques de déviation verticale duquel sont appliquées les impulsions, et des circuits de balayage horizontal synchronisés avec ces impulsions. 4 - Appareil conforme aux revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les circuits de balayage comprennent un générateur de dents de scie et une bascule à deux états stables contrô- lant ce générateur, et en ce que la bascule est déclenchée par les impulsions du maitre-oscillateur et ramenée à zéro par le retour brusque de la dent de scie. 5 - Appareil conforme à la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit à retard intercalé entre le circuit de déclenchement monostable du générateur d'impulsions et le maltre-oscillateur, et en ce que la bascule des circuits de balayage est connectée directement à la sortie du ma#tre-oscilla- teur. 6 - Appareil conforme à la revendication I, caractérisé en ce qu'il comprend un amplificateur de puissance à transistors alimenté par une source de courant continu, en ce que le transistor de sortie de cet amplificateur est relié à cette source à travers un fusible de protection, et en ce qu'il est prévu un thy ristoz dont le circuit anode-cathode est connecté aux bornes de cette source à travers ce fusible et dont l'électrode de déclen chement est reliée à un circuit de commande agencé pour fournir un signal proportionnel à l'intensité du courant de sortie de l'amplificateur. 7 - Appareil conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que l'électrode de déclenchement du thyristor est reliée à son circuit de commande à travers au moins une diode Zener.