Brevet FR2310744A1 — publié le 19761210

La présente invention concerne les stimulateurs musculaires électriques, c'est à dire les dispositifs qui engendrent des trains d'impulsions électriques à caractéristiques continue ou alternative, pouvant ètre transmises à différentes parties du corps humain, par l'intermédiaire d'électrodes de formes diverses pour obtenir des effets thérapeutiques, appareils dont les effets sont connus et exploités depuis près d'un siècle0 De nombreux circuits ont été imaginés dans le but de résoudre tous les problèmes importants inhérents à ces dispositifs et à leur emploi , mais tous dérivent des mêmes bases de production de trains d'impulsions électriques à formes de sinusites, créneaux, etc, avec ou sans superposition de courant électrique de caracté rustiques continue.Ces différents aspects des courants électriques sont actuellement produits par des oscillateurs ou des multivibrateurs à semi-conducteurs qui ont apporté un grand progrès par rapport aux procédés plus anciens. Depuis quelques années on s'est aperçu que le fait d'appliquer un courant électrique sur une partie quelconque du corps humain pouvait ètre nuisible et mème dangereux dans certains cas, Si on ne tenait pas compte des courants électriques naturels qui parcourent constamment tous les organismes vivants. in effet, on a observé que les courants électriques développés par le fait mème de l'activité cardiaque pouvaient ètre annulés, totalement ou en partie, par l'application inconsidérée d'un courant électrique de sens ou de polarité inverse et, par ce fait apporter de graves perturbations au métabolisme de la vie. On a donc cherché à interrompre les courants électriques de traitements médicaux pendant la systole cardiaque sans toutefois créer d'obstacle aux résultats attendus de l'usage desdits courants électriques. Différents procédés ont été utilisés pour atteindre ce but, dont ceux de prélever des signaux de commande, soit par capteur de pression sanguine piézoélectrique ou dynamique, soit par capteur photoélectrique qui se réfère à des différences d'opacité des artérioles des lobes auriculaires ou celles des extrémités digitales, selon l'afflux du san6 dans ces dernières, afflux produits par les battements cardiaques. Ces procédés de capteurs ne correspondent pas du tout au but que l'on a souhaité atteindre. En effet l'activité électrique du coeur très bien mis en relief dans les appareils dits cardiogra phes, il s'agit bien de suspendre l'action de courants électriques de soins pendant les systoles de façon à ne pas contrarier ceux, produits artificiellement pendant ces dernières. Or les afflux sanguins dans les extrémités digitales par exemple, se produisent de façon totalement déphaséipar rapport aux courants électriques systoliques. ll s'avère que ces procédés sont aussi dangereux que les dispositifs non munis de dispositifs d'arrets séquentiels il est impératif que ces arrets se produisent très exactement pendant les systoles cardiaques. D'autres dispositifs font agir les signaux prélevés sur un préamplificateur, l'impulsion de sortie de ce dernier déclanche un multivibrateur à largeur de créneaux variables, le front arrière des créneaux synchronise un amplificateur de puissance par une action retardatrice, les courants ainsi traités sont injectés à un ou plusieurs amplificateurs, puis à des mélangeurs, etc. Pour offrir toute sécurité, il faut donc simplifier les circuits électroniques et opérer de telle façon que les courants électriques destinés aux soins médicaux ne créent aucune perturbation aux phénomènes de la vie, en général les réalisations crées dans ce but ne tiennent pas compte des zones du corps humain ou sont prélevés, les sources de commande d'interruptionsséquentiel- les . Ces procédés se révèlent donc inefficaces. lie dispositif de perfectionnement selon l'invention se propose d'inviter ces inconvénients, dans celui-ci en effet,on utilise le nombre de multivibrateurs nécessaires qu'on laisse fonctionner en permanence,mais ces circuits sont exécutés en intégré ce qui facilite la réalisation pratique des ensembles d'une part, et, comme ces circuits électroniques fonctionnent à très basse tension ils permettent d'utiliser efficacement les signaux issus d'un amplificateur différentiel universellement employé en cardiologie dont on utilise directement les impulsions en les écrêtant. Il est donc bien évident qu'on utilisera les impulsions électriques réelles produites par les battements cardiaques qu'on prélèvera de façon îdentique,mais simplifiée, qu'en cardiologie avec un choix précis des z8nes utiles et prévues à l'avance pour effectuer les traitements.Ensuite il suffira de bloquer le fonctionnement des oscillateurs ou relaxateurs pendant la systole cardiaque Ces procédés assurent de façon formelle l'interruption des courants électriques de soins, de plus la réalisation pratique se révèle économique et parfaitement fiable. lie dispositif qui fait l'objet du présent consiste donc à bloquer le fonctionnement des multivibrateurs par le signal, préalablement traité, issu de l'amplificateur différentiel, lesdits multivibrateurs étant par ailleurs constamment en fonctionnement, tant que le signal dtinterruption ne se produit pas. Le contrôle visuel simultané de deux traces de signaux, ceux issus du préamplificateur d'une part, et ceux de sortie des amplificateurs d'autre part, est assuré par un organe oscilloscopique. lies dessins annexés illustrent, à titre d'exemple, un mode de réalisation conforme à la présente invention, La FIGURE 1 représente le schéma synoptique du dispositif. lia FIGURE 2 représente le schéma électrique d'un ensemble multivibrateur-amplificateur dont une partie est traitée en circuits intégré s. La FIGURE 3 représente la trace oscilloscopique d'une systole cardiaque et, au-dessous, la trace oscilloscopique du signal issu d'un amplificateur de puissance. Un exemple d'utilisation du dispositif est représenté par la forme humaine 1- de la figure 1, dont un membre supérieur doit subir un traitement par courants électriques faradiques. On remar quera que le prélèvement des tensions dues aux systoles cardiaques se fait par l'intermédiaire des électrodes habituellement employées en cardiographie. Ces dernières sont placées aux extrêmités des membres supérieurs 2- et 3-. Dans cet exemple, le traitement électrique faradique est appliqué à un des bras du sujet 1-, 2et 3- et sont reliés électriquement à l'amplificateur différentiel 4- dont le signal amplifié de sortie est appliqué au circuit de mise en forme et en polarité 5- qui a pour fonction l'écretage et l'inversion de polarité du signal d'une part, dont la forme sera alors celle d'un créneau à montée et descente rapide d'autre part. Ce dernier est ensuite distribué à un ou plusieurs multivibrateurs 25-, 26-, 27-, par des commutateurs 6-,7-,8-, etc.. Dans cet exemple, seul le multivibrateur 26- est en fonction. Les amplificateurs de puissance 9-, lO-, 11-, etc.. possèdent des transformateurs d'impédance 12-, 13-, 14-, etc. dont un des secondaires de 13- est relié directement au membre en 22- et 23- du sujet qui doit subir un traitement électromédical. La trace du signal électrique 17- correspond aux tensions électriques prélevées en 2- et 3-, la trace 18- à celle transmise à 5- par l'amplificateur différentiel 4-, la trace 19- est celle émise par la mise en forme 5- et la trace 21- est celle (oscilloscopique) des signaux électriques de sortie des transformateurs 12-, 13-, 14-, 'etc.. On remarquera immédiatement que dès que le signal 19- se manifeste lors d'une systole cardiaque, l'oscillation du multivibrateur 26- cesse comme en 20-. Le démarrage du multivibrateur 26- se fait sur une oscillation pour une fréquence de 400 Hz. Pour le centrale, on utilisera les services d'un tube cathodique à double trace 24- dont une est reliée à l'amplificateur différentiel 4- et l'autre au transformateur de sortie en fonction (le 10- de la figure 1). On peut ainsi vérifier de façon formelle la coincidence de l'arr8t des oscillation pendant les systoles cardiaques, les deux images des signaux apparaissent simultanément sur l'écran de l'oscilloscope#'alimentation en courant électrique reliée au secteur de distribution 15-, 16-, complètera l'appareil. On a intérêt dans ces sortes de dispositifs à utiliser une tension électrique d'alimentation à faible potentiel électrique, ce qui a pour effet une moindre perturbation dans le cas de traitement des signaux faibles. Aussi, la partie des circuits 4-,5-, 25-,26- et 27-, est-elle réalisée en circuits dits intégrés qui ont pour avantage de fonctionner à bas potentiel électrique (5 volts dans l'exemple de la FIGURE 1) et être d'un prix de revient compétitif. Il est bien évident qu'on devra prélever les tensions électrÇ ques systoliques dans les régions proches de celles ou iront ap pliqués les traitements électromédicaux, Ainsi, si l'on a à traiter un bras par exemple, on placera utilement les électrodes de prélèvement et à son homologue de l'autre bras (comme dans I'eIen- ple de la figure 1), ce qui se nomme dérivation 1 dans la prati que de la cardiographie. Il 8s'ensuit que si l'électrode du bras gauche est positive par exemple, celle du bras droit sera négative. La déflection sera positive à la sortie du préamplificateur différentiel.On pourra donc choisir la position des deux électrodes qui présentent les meilleurs avantages pour l'usage le plus pratique, comme les dérivations unipolaires périphériques de Wilson ou celles de Goldberger plus généralement employées. Ces dernières donneront, à la sortie du préamplificateur différentiel un signal complet de la position aVR ou aVL de Goldberger, mais on fera ces relèvements selon un ordre établi à l'avance p ur simplifier les manipulations, chaque région du corps à traiter correspondant à un branchement des électrodes. En résumé on prélèvera le signal électrique cardiaque sur le membre meme qui devra être traité par l'électricité et, dans le cas du tronc, on prélèvera le signal entre un membre, les bras par exemple, et un point neutre, ce qui donne deux électrodes périphériques et la borne centrale neutre du préamplificateur différentiel. La FIGURE 2 représente le schéma électrique du dispositif dont l'originalité réside dans l'utilisation d'un ensemble intégré 26-, qui est un double monostable rétrocouplé en multivibrateur avec commsnde "marche-arrêt"ou, en termes anglais "start stop". Cette disposition présente l'intérêt de durée et d'égalité des créneaux produits, les impulsions de sortie démarrent dès llapplication du signal 5- et dès que ce signal cesse le premier monostable se bloque, mais laisse la dernière impulsion en cours d'élaboration se terminer. Ensuite les signaux sortis du multivibrWteur 26- sur le conducteur 21- sont appliqués à l9nmplificateur de sortie 10-. lie transformateur d'impédance 13-, à plusieurs secondaires permet l'alimentation des électrodes d'application dans les meilleures conditions. La FIGURE 3 représente la trace du signal électrique cardiaque 18- tel qu'il applratt sur l'écran d'un tube cathodique, apms avoir subi une inversion. On peut voir la partie de la trace en Q-R-S- et en trait interrompu le signal carré 5- qui en résulte, après traitement sur le meme écran du tube cathodique. On peut voir également la trace des signaux 21- produits par le multivibrateur 26-, dont l'interruption d'oscillation 20- coincide avec le signal d'arrêt d'oscillations 5-. Ces deux traces apparaissent simultanément sur l'écran du tube cathodique. Le réglage de la sensibIlité se fera selon le critère des points de déclenchement Q- et S- qu'on peut déplacer selon les résultats recherchés. lie dispositif, objet de l'inention, peut être utilisé dans tous les cas ou l'exigeance d'arrêt d'impulsions électriques doit entre obtenu séquentiellement ou non et de façon précise, son emploi permet de construire des appareils d'électrothérapie médicaux répondant à toutes les exigeances de sécurité et d'efficacité. REVENDICATIONS I- Dispositif permettant de déclencher et d'arrêter les oscillations de mutivibrateurs et oscillateurs pendant les systo- les cardiaques de façon précise, caractérisé par le fait que ce résultat est obtenu en opposant la tension électrique d'un signal de forme convenable à la base de l'un des transistors cons- tituant un ensemble multivibrateur. 2-Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les circuits électroniques employés sont intégrés, ce qui présente l'avantage de fonctionner à très bas potentiel électrique0 3-Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le multivibrateur employé est un mono stable rétrocouplé en multivibrateur, dispositif qui autorise 'son arrêt et sa remise en marche par lwaction d'un seul signal en forme de créneau. 4-Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait de l'obtention d'oscillations carrées égales ou inégales en durée au gré des utilisateurs0 5-Dispositif selon larrvendication 2, caractérisé par le fait que les impulsions électriques du multivibrateur démarrent ou cessent de façon précise dès l'apparition d'un signal carré de coz; > mande O 6-Dispositif selon la revendication 4, ~aractérisé par le fait que les signaux de commande de démarrage-arr8tdes oscilla- tions et des signaux issus des multivibrateurs sont visualisés séparément et simultanément sur l'écran d'une diode électroluminescente ou écran de tube cathodique à deux traces,