Brevet FR2493154A1 — publié le 19820507

L'invention concerne une installation de stimulation respiratoire. L'installation de l'invention est caractérisée er ce qu'elle comporte au moins deux paires d'électrodes (E1-E2, E3-E4) destinées â être placées sur le corps du patient à hauteu des muscles commandant la respiration (l'inspiration ou l'expira fion), chacune de ces Daires d'électrodes étant alimentée à tartir d'un générateur par un courant alternatif. la fréquence de ces deux courants étant légèrement différente. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la fréquence du courant alternatif alimentant l'une des paires d'électrodes (E3)E4) est variable. Suivant une autre caractéristique de l'invention, un courant continu est superposé au courant alimentant les paire d'électrodes, Suivant une autre caractéristique de l'invention, les deux paires d'électrodes (E1-E2, E3-E4) sont alimentées par des courants dont la fréquence est de quelques KHz, la différenc de fréquence de ces deux courants étant de l'ordre de quelques centaines de Hz et préférentiellement de l'ordre de 300 Hz. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les électrodes de chaque paire sont reliées au générateur de manière telle qu'elles puissent être placées sur la face anté meure et la face postérieure du corps du patient à hauteur des muscles commandant la respiration (l'inspiration ou l'expiration les droites reliant les électrodes de chaque paire se croisent à l'intérieur du corps du patient. L'invention est représentée à titre d'exemple non limitatif, sur les dessins ci-joints, dans lesquels - la figure 1 représente le schéma synoptique d'ensemble de l'installation, - la figure 2 représente l'installation de la fiaure 1 mise en place pour le traitement d'un patient, - la figure 3 est un diagramme d'un exemple de stimulation respiratoire séquentielle obtenue par l'installation des figures 1 et 2. La présente invention a en conséquence pour but la réalisation d'une installation qui assure la stimulation séquentielle des groupes musculaires respiratoires afin de maintenir un fonctionnement pulmonaire suffisant pour entretenir la vie par une simple assistance ventilatoire ou afin de réaliser une réanimation. Egalement, ltinstallation conforme à l'invention pourra autre mise en oeuvre pour une rééducation respiratoire afin de rétablir la régularité, la cadence ou la proportion des temps d'inspiration et d'expiration de la ventilation. Ainsi, par exemple, dans le cas d'un sujet dont la durée d'inspiration est trop rapide et insuffisante et la durée d'evpiration également trop courte, la mise en oeuvre de l'installation permettra d augmenter chacun de ces temps et de rééquilibrer la proportion des cycles de manière à réduire la dyspnée et à ramener le sujet à une fréquence ventilatoire plus basse. Pour obtenir ce résultat l'installation sera tout d'abord réglée sur le rythme anormal du sujet puis les temps d'inspiration et d'expiration seront modifiés progressivement pour obtenir le rééquilibre désiré. Dans le cas d'une rééducation, des signaux lumineux ou sonores pourront être produits au rythme des inspirations et expirations de la ventilation rééquilibrée de manière qu'il soit ultérieurement possible de poursuivre cette rééducation en supprimant la stimulation respiratoire et en utilisant uniquement l'action proprioceptive produite par des signaux lumineux ou sonores l'installation représentée sur les dessins cijoints se compose d9un générateur G alimentant deux groupes de deux paires d'électrodes El E2 - E3, E4 et E5, E6 - E7 , 38. Ces électrodes sont constituées par des plaques conductrices et modelables qui sont appliquées sur le corps du patient, ces électrodes étant éventuellement pourvues sur leur surface de contact d'un matériau souple humidifié ou pourvu d'une pâte conductrice destinée à assurer une bonne liaison électrique entre l'électrode et le corps du patient. le premier groupe de quatre électrodes E1 à E4 est disposé en regard du muscle du diaphragme afin de favoriser l'inspiration alors que le deuxième groupe de quatre électrodes de E5 à E8#est disposé en regard des muscles abdominaux et des intercostaux inférieurs afin de favoriser l'expiration. Deux électrodes supplémentaires E9 et E10 peuvent également être disposées à hauteur des nerfes phréniques afin de favoriser l'inspiration, chacune de ces électrodes étant constituée d'une alternance de surface conductrice reliées les unes à l'électrode El, les autres à l'électrode E3 des deux paires d'électrodes du premier groupe. En outre, comme cela est représenté sur la figure 2, les électrodes de chaque groupe sont disposées les unes sur la face antérieure, les autres sur la facepostérieure du patient, de manière que la droite reliant les électrodes d'une paire se croise avec la droite reliant les électrodes de l'autre paire du même groupe. Ainsi l'électrode El est disposée sur le côté gauche de la face antérieure du sujet alors que l'électrode E2 associée est disposée sur le coté droit de la face postérieure. Egalement, l'autre paire d'électrodes de ce groupe comporte l'électrode E3 disposée sur le côté gauche de la face antérieure alors que son électrode associée E4 est disposée sur le côté droit de la face postérieure. Concernant l'autre groupe d'électrodes destiné à stimuler l'expiration et disposé à cet effet à hauteur des muscles abdominaux et des intercostaux inférieurs, l'électrode ES est située sur le côté gauche de la face antérieure du sujet alors que l'électrode associée E6 est disposée sur le côté droit de la face postérieure. De m8me, l'électrode E7 est disposée sur le café droit de la face antérieure du sujet alors que l'électrode associée ES est disposée sur le coté gauche de la face postérieure. Ces électrodes pourront, si désiré, entre places sur une ceinture comportant également les fils d'alimentation de ces électrodes de manière à permettre une pose rapide précise et simultanée sur un patient. Conformément à l'invention, les paires d'électrodes de chaque groupe sont alimentées par des courants alternatifs de fréquence voisine par exemple 3000 Hz pour l'une des paires et 330 Hz pour l'autre de manière qu'il en résulte une fréquence de battement dont la valeur de 300 Hz est susceptible de produire une stimulation optimum du muscle considéré, cette stimulation se produisant sur le muscle respiratoire considéré en raison du croisement des paires d'électrodes en regard de ce muscle. En outre, l'alimentation des deux paires de chaque groupe El à E4 et E5 à ES s'effectue de manière alternative au rythme des inspirations et des expirations de façon à stimuler alternativement les muscles commandant l'inspiration et les muscles commandant l'expiration. Ainsi, par exemple, voir figure 3, si l'on cherche à entretenir un cycle respiratoire normal de 16 cycles, par minute, de façon que chez un sujet normal chaque cycle assure un volume respiratoire de 0,4 litre d'air, on aura des temps d'inspiration T1 et d'expiration T2 réglés par l'installation qui seront respectivement de 1,5 secondes et 2,25 secondes, l'inspiration étant séparée de l'expiration d'un temps de repos Ri de 0, 01 seconde, l'expiration étant séparée de l'inspiration suivant d'un temps de repos R2 de 0,05 seconde. Ces courants de stimulation sont produits au rythme désiré par le générateur G qui comprend un premier oscillateur 1 produisant un courant alternatif de fréquence FI (par exemple 3000 Hz) et trois oscillateurs 2, 3 et 4 produisant un courant alternatif de fréquence voisine (par exemple 3300 Hz). L'oscillateur 2 est un oscillateur dont la fréquence peut être réglée manuellement par exemple par un potentiomètre 21. L'oscillateur 3 est un oscillateur dont la fréquence varie automatiquement et cycliquement de la fréquence 22 à la fréquence Fl et par exemple cet oscillateur est un oscillateur dont la fréquence de sortie varie suivant la valeur d'une tension de commande, cette tension de commande variant cycliquement étant obtenue par un organe de commande 315 L'oscillateur 4 produit un courant alternatif dont la fréquence varie de part et d'autre de la fréquence21 et par exemple de 3300 Hz à 2700 Hz, la durée de la variation de la fréquence au-dessus et au-dessous de la fréquence F1 étant réglable par exemple par des potentiomètres 42 et 43. Des potentiomètres 5, 6, 7 et 8 sont disposés à la sortie des oscillateurs 1, 2, 3, 4 afin de régler l'amplitude du courant provenant de ces oscillateurs, le courant de fréquence 21 étant ensuite amplifié par un amplificateur de puissance 9 et amené aux électrodes El, E2 ou E5, E6 par un étage d'isolement 10 constitué par exemple par un transformateur à noyaux de ferrite. L'un ou l'autre des courants de fréquence 22 provenant des oscillateurs 2, 3 et 4 est amené par l'intermédiaire du sélecteur 11 sur les paires d'électrodes E3, E4 ou E7, E8 également par l'intermédiaire d'un araplificateur de puissance 11 et d'un étage d'isolement 12. Le passage de la stimulation de l'inspiration par l'alimentation des électrodes de El à E4 à la stimulation de l'expiration par 11 alimentation des électrodes ES à E8 est obtenu par un étage 13 comportant plusieurs temporisateurs réglables permettant de déterminer les temps T1 et T2 ainsi que les temps de repos Ri et R2, cet étage temporisateur commandant quatre commutateurs inverseurs 15 2; 1 33 et 134 commandant l'alimentation des électrodes de chacun des groupes. également, comme on le remarque sur le schéma de la figure 1, l'installation comporte un étage# d'alimentation 14 produisant un courant continu de 1 à 30 milliampères qui est superposé au courant de fréquence F1 et F2 par des convertisseurs continu/cont.inu 141 et 142. La mise en oeuvre de courants alternatifs dont la fréquence Fl et 22 est de l'ordre de quelques EI pour finalement obtenir, à hauteur du muscle commandé, une fréquence de 300 Hz résultant du battement de ces deux fréquences F1 et P2 permet d'éviter la mise en oeuvre de courants de basse fréquence (wO0 Hz) qui du fait de leur polarisation risqueraient dans la zone thoracique de produire une mise en fibrillation cardiaque. De plus, la résistance ohmique de la peau pour des courants dont la fréquence est de quelques KHz est considé rablement plus faible que celle d'un courant de 300 Hz ce qui permet d'utiliser des intensités moindres pour un meilleur résultat Finalement, la mise en oeuvre de ces fréquences de quelques kilos cycles pour obtenir par battement la fréquence de 300 Hz désirée permet d'éviter de créer une sensation désagréable pour le sujet, tandis que l'intensité faible de ce courant ne risque pas de causer des brûlures sur la peau à hauteur des électrodes. Les oscillateurs 2, 3 et 4 produisant la fréquence 22 sont par ailleurs pourvus de moyens de commande permettant la variation de cette fréquence soit manuellement, soit de manière automatique afin d'éviter, qu'au niveau du muscle commandé, il se produise une accoutumance qui rendrait inefficace le traitement. Le cycle et l'amplitude de cette variation de fréquence peuvent être choisis par l'opérateur en mettant en oeuvre l'un ou l'autre des oscillateurs 2, 3, 4 par actionnement de l'organe de sélection 11 et en agissant sur ltorgane de commande considéré 21 31 ou 41 etc... La mise en oeuvre de trois oscillateurs 2, 3 4 produisant la fréquende F2 a été préférée pour des raisons de fabrication à la mise en oeuvre d'un seul oscillateur car dans ce cas cet oscillateur devrait comporter de manière combinée les divers organes de commande 21, 31 et La disposition de l'étage d'alimentation 14 est destinée à permettre par les convertisseurs 141 et 142 la superposition d'une tension continue aux signaux de fréquence FI et 22 afin de pouvoir procéder à une lonophorèse simultanée de produits médiosmenteux. Les commutateurs de 131 à 134 commandés par le temporisateur 13 permettent de régler les temps TI et T2 d'inspiration et d'expiration mais permettent également de provoquer des expirations forcées rapprochées, afin de prolonger la stimulation respiratoire par exemple dans le but de provoquer un désencombrement des voies pulmonaires des sécrétions ou des liquides qu'elles pourraient comporter. Dans le cas de telles expirations forcées, il sera possible de laisser l'inspiration se produire par effet de rebond ou au contraire de la provoquer suivant la de la maladie à traiter. De préférence, toute la partie génération de temps et génération de fréquence sera automatisée pour éviter de multiples manipulations. REVENDICATIONS 1 ) Installation de stimulation respiratoire caractérisée en ce qu'elle comporte au moins deux paires d'électrodes (E1-E2, E3-E4 destinées à être placées sur le corps du patient à hauteur des muscles commandant la respiration (l'inspiration ou l'expiration), chacune de ces paires d'électrodes étant alimentée à partir d'un générateur par un courant alternatif, la fréquence de ces deux courants étant légere- ment différente. 20) Installation conforme à la revendication 1, caractéris en ce que la fréquence du courant alternatif alimentant l'une des pair d'électrodes (E3-E4) est variable. 30) Installation conforme à la revendication 2, caractéris en ce que la fréquence du courant alternatif alimentant l'une des pair d'électrodes (E3-E4) varie de manière telle qu'elle atteiqne périodiqu ment la fréquence du courant alimentant l'autre paire d'électrodes (E1-E2). 40) Installation conforme à la revendication 2, caractéris en ce que la fréquence du courant alternatif alimentant l'une des pair d 'électrodes (E3-E4) varie de part et d'autre de la fréauence du coura alimentant l'autre paire d'électrodes. 50) Installation conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce au 'un courant continu est susersose au courant alimentant les paires d'électrodes. 6 ) Installation conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux paires d'électrode (El-E2, E3)E4) sont alimentées par des courants dont la fréquence est de quelques KHz, la différence de fréquence de ces deux courants étant de l'ordre de quelques centaines de Hz et préférentiellement de l'ordre de 300 Hz. 70) Installation conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce aue les électrodes de chaque paire sont reliées au générateur de manière telle qu'elles puissent êt: placées sur la face antérieure et la face postérieure du corps du patient à hauteur des muscles commandant la respiration (l'inspiration ou l'expiration), les droites reliant les électrodes de chaque paire s croisent à l'intérieur du corps du patient. 80) Installation conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le générateur est relié à deux groupes (E1-E2 - E3-E4, E5-E6 - E7-E8) de deux paires d'électrode. destinées à être appliquées sur le corps du patient, ces groupes étant reliés au générateur de maniere telle que l'un des groupes (E1-E2 - E3-E4 puisse être disposé à hauteur des muscles commandant l'inspiration, tandis que l'autre qroupe (E5-E6 - E7-E8) est disposé à hauteur des muscles commandant l'expiration, chacun des groupes étant alimenté alternativement par ce générateur, les deux paires de chaque groupe étant alimentées par les courants de fréquences voisines. 90) Installation conforme à la revendication 8, caractérisée en ce que la durée d'alimentation de l'un et/ou de l'autre groupe d'électrodes est variable. 100) Installation conforme à la revendication 8, caractérisée en ce que chacun des groupes de deux paires d'électrodes est alimenté alternativement, le passage de l'alimentation d'un groupe à l'autre présentant un temps bref