Brevet FR2478996A1 — publié le 19811002

La présente invention concerne un générateur de courant électrique pour prothèse implantée, destiné a remplacer les piles électriques couramment employées dans ce domaine (stimulateurs cardiaques par exemple) et permettant en outre de tenir compte de certains rythmes naturels pour le fonctionnement optimal des dites prothèses. Malgré les progrès réalisés\dans le domaine des piles, il est nécessai v re de les renouveler de temps en temps9 ce qui conduit à des interventions chirurgicales que l'invention se propose de supprimer en fournissant du courant électrique à vie. En Ex outre, dans le cas de stimulateur cardiaque, le rythme fourni par les appareils existants est constant et ne s'adapte pas au cas où le sujet est appelé à faire un effort. Le générateur proposé par l'invention utilise comme source d'énergie les mouvements naturels du corps, par exemple les mouvements respiratoires. L'énergie mécxlique est transformée en énergie électrique par tout principe cornu: induction électro-magnétique, piezoélectricité etc... Les mouvements tels que les mouvements respiratoires ayant un certain rythme, on peut utiliser ce rythme pour en commander d'autres, tel que celui des battement6 cardiaques; cela permet d'accélérer automatiquement le coeur si le suJet se met à respirer plus rapidement au moment d'un effort. Cette régulation se fait au moyen d'une logique électronique misant partie de l'appareil. Le générateur peut, suivant les cas, etre contenu dans un bottier séparé de l'utilisation, ou dans le même bottier. Tous les mouvements sont assurés sans frottement,d?nc sans usure ni grippage, par déformation de parties souples. -t figure 1 représente en coupe un générateur a' induction électromagnétique, en bottier séparé. La figure 2, un générateur piezoélectrique, en bottier séparé. La figure 3, le schéma électrique du générateur. La figure 4, un schéma possible de la logique de régulation. Selon une première variante, et tel qu'il est représenté figure 1, le dispositif fonctionne par induction électromagnétique dans une bobine 1, montée dans une culasse ferro magnétique 2 dotée d'un aimant permanent 3, et fermée par une armature 4. C'est l'ouverture de l'entrefer 5 entre culasse 2 et armature 4 qui, par variation de réluctance, entraine une variation de flux magnétique produisant le courant dans la bobine 1. L'ouverture de l'entrefer est produite de la manière suivante: Le corps de l'appareil 6 et un levier 7 mobiles l'un par rapport à 1' çgrAce à une rotule 8 et une paroi souple 9 sont réunis respectivement à deux parties du corpsen mouvement l'une par rapport à l'autre, telles que côte et vertèbre, ou ôte et diaphragme, etc... Le levier 7 peut osciller dans n'importe quel sebs autour de la rotule 8. Son extrémité est équipée de rainures et filetage permettant la fixation de différents embouts adaptés à chaque cas particulier. un plateau 10, lui-même relié à quatre fils 11, dont l'au extrémité est attachée nu point central de l'armature 4. Celle-ei est guidée par une charnière en lame souple 12. Si aucun effort n'est exercé sur le levier 7, l'armature # est en con- tact avec l'aimant 3, l'entrefer 5 est nul, les fils 11 sont rendus, le levier ? est dans le prolongement de l'axe du corps C'est ta position moyenne ou de repos. Quel que soit le déplacement donné au levier 7 autour de cette position, l'un au moins des fils Il tire sur l'armature 4 et provoque l'ouverture de l'entrefer 5. 'attraction de l'aimant 3 reerne celui-ci des jue cesse l'ac tior. sur le le e Selon une deuxième variante, représentée figure 2, le générateur fonctionne par piezo-électricité. La forme générale est la même que dans la première variante, mais l'armature, la bobine et l'aimant sont remplacées par un levier 13 appuyant grâce à un ressort 14 sur un cristal piezoélectrique 15. Le soulèvement ou l'abaissement du levier 13 sur le cristal 15 y provoque l'apparition de charges électriques. Quel que soit le principe choisi, du fait que les mouvements sont toujours alternatifs, le générateur produit aussi des courants électri- ques alternés. Le schéma électrique de la figure 3 montre que l'on utilise un redresseur à diodes 16 pour produire un courant redressé chargeant toujours dans le même sens une forte capacité 7 aux bornes de laquelle e-;- re- cueillie l'énergie électrique, éventuellement régulée par ure diode Zener ou un régulateur plus élaboré 18. Si l'on veut utiliser le rythme de la source d'énergie mécanique, une diode 19 fournit des impulsions à ce rythme. Eventuellement, on peut en uti- liser une deuxième 20 pour obtenir des impulsions de sens inverse La figure 4 représente un schéma de logique possible pour asservir par exemple le rythme cardiaque au rythme respiratoire. Une horloge 21 attaque un démultiplicateur d'impulsions22 à deux sor- tics. La sortie la plus rapide attaque un registre à décalage 23, à sens de parcours unique, à une vitesse telle que le temps de parcours de toutes les sorties correspond au temps maximal qui pourra exister entre deux impulsions vers le coeur. Les premières sorties 24 sont parcourues en un temps correspondant au temps minimal entre deux impulsions cardiaques. Les avant-dernières sorties 25 et la dernière 26 sont parcourues en un temps égal à la différence entre les temps minimal et maximal. Les sorties 25 sont connectées sur une entrée de portes "et" 29. Les impulsions de courant fournies à chaque cycle respiratoire par la diode 19 font progresser de droite à gauche une tension positive sur les sorties 28 du registre à décalage 27. Les impulsions fournies par la sortie la plus lente du démultiplicateur 22 font progresser de gauche à droite une tension négative sur ces mêmes sorties. Si la respiration est plus lente que le rythme du démultiplicateur 22, toutes les sorties 28 seront négatives, et viendront bloquer les portes 29, dont les sorties attaquent une porte "ou" 30. Le registre à décalage 23 sera parcouru en entier avant que l'impu's-~r atteigne la sortie 26, envoyant une impulsion vers le coeur dans le temps maximal. Si la respiration est plus rapide que le rythme fourni par le démultipl cateur 22, une tension positive apparait sur les sorties 28, et un équ qui- s'établit entre les sorties positives et négatives du registre 271 provo~uar~ l'ouverture des portes 29, d'autant plus a gauche que le rythme respiratoire est plus rapide. Un moins grand nombre de sorties 25 est parcouru avant qu'apparaisse la première porte 29 ouverte, et un temps moindre s'est écoulé entre deux i- - sions envoyées au coeur. Chaque impulsion vers le coeur appliquée sur l'entrée 31 du registre a décalage 23 remet celui-ci à zéro. Les vitesses d'exploration ne sont pas forcément linéaires, mais peu- vent suivre toute autre loi, par exemple logarithmique, pour tenir compte des nécessités physiologiques. La logique décrite ci-dessus peut être Indépendante de la source d1ée- tricité, et etre éventuellement utilisée avec un stimulateur classique à r-~ le , en prélevant les signaux de commande sous forme électrique au niveau d'un nerf ou d'un muscle respiratoire. BEVENDICATIONS 1. Générateur ayant pour but de fournir de l'énergie électrique à vie aux prothèses implantée6, caractérisé par le fait qu'il utilise l'énergie mécanique fournie par les mouvements naturels du corps, et tient compte éventuellement du rythme de ces mouvements pour réguler le fonctionnement des prothèses. 2. Générateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte un corps 6 et un levier 7 reliés respectivement à deux parties du corps en mouvement relatif l'une par rapport à l'autre. 3. Générateur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les mouvements du levier 7 autour de la rotule 8 sont transmis à l'intérieur du corps 6 à travers une paroi souple 9, et provoque toujours une traction sur l'élément mobile (4 ou 13), quel que soit le déplacement du levier autour de sa position de repos. 4. Générateur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que tous les mouvements se font par déformation élastique, sans usure ni possibilité de grippage. 5. Générateur selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il transforme l'énergie mécanique en énergie électrique par induction électromagnétique, piezoélectricîté. 6. Générateur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le courant alterné produit est redressé par des diodes 16 et charge un condensateur de forte capacité 17 relié à l'utilisation, éventuellement à travers un régulateur 18. 7. Générateur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le rythme de la source de puissance mécanique peut être utilisé, au moyen d'une logique (19 à 31), pour réguler le fonctionnement de l'appareil utilisateur. Logique caractérisée par le fait qu'elle peut être utilisée avec des sources d'énergie électrique, électromagnétique, piezoélectrique ou pile, pour la régulation des prothèses, en prélevant les signaux de commande sous forme électrique au niveau d'un nerf ou d'un muscle.