Brevet FR2568130A1 — publié le 19860131

La présente invention concerne un circuit pour pro- duire une succession irrégulière d'impulsions électriques séparées, à un rythme irrégulier et stochastique, pour un traitement d'électro-analgésie; le système comporte une source de signaux de récurrence, pour assurer à un régime aléatoire l'émission des impulsions successives. On sait depuis longtemps produire des courants d'ex- citation, dits stochastiques, pour effectuer un traitement d'électroanalgésie. On a déjà étudié à plusieurs reprises l'utilisation de telles impulsions électriques, le plus sou- vent sous forme d'impulsions de forme rectangulaire de cour- te durée (1 ms), produites à un rythme irrégulier et apé- riodique, en vue d'un traitement d'électro-analgésie. Cet- te étude a montré que les impulsions électriques en ques- tion ont un effet analgésique maximal, même sur des durées assez longues, et qu'aucun phénomène d'accoutumance n'ap- parait alors, grâce à la succession irrégulière de ces im- pulsions. L'utilisation d'un courant électrique d'excitation à impulsions stochastiques est particulièrement indiquée et efficace dans les cas suivants: principalement états douloureux chroniques, douleurs dans la région de la colon- ne vertébrale, lombalgies, ischialgies, arthroses, épicon- dylites et périarthrites huméroscapulaires. Pour produire un courant d'excitation à impulsions stochastiques, on a déjà eu recours à un générateur de signaux aléatoires, mais celui-ci est relativement com- plexe et onéreux, car il fonctionne sur le principe d'une commande à processeur, et sert seulement à produire une succession quasi-aléatoire d'impulsions électriques d'ex- citation. L'invention a pour but de réaliser un circuit pour produire une succession irrégulière d'impulsions électri- ques séparées, du genre défini plus haut, qui soit d'une configuration relativement simple, et permette d'obtenir des impulsions séparées suivant une répartition purement statistique (impulsions en succession purement stochasti- que). A ce sujet, on cherche également à réaliser un circuit pour produire une succession irrégulière d'impul- sions électriques séparées, qui présente une grande souples- se d'adaptation à des cas variés, et permette d'obtenir des variations considérables des courants d'excitation à impul- sions stochastiques ainsi produits. Selon l'invention, on obtient ces résultats avec un circuit du genre considéré, caractérisé en ce que la source de signaux de récurrence est constituée par une source de signaux de bruit, à la sortie de laquelle est monté un cir- cuit de filtrage et de suppression de signaux, qui traite le signal de bruit de la source de signaux de bruit, pour produire une succession irrégulière à basse fréquence de si- gnaux séparés. Grâce à cette utilisation d'une source de signaux de bruit, à partir de laquelle on obtient les impulsions sépa- rées que l'on cherche à produire, on se trouve en présence d'une succession d'impulsions de caractère purement aléa- toire, si bien qu'on évite ainsi tout effet d'accoutumance. Cette utilisation d'une source de signaux de bruit permet également d'assurer un réglage de la fréquence moyen- ne de récurrence des impulsions ainsi produites, dans des limites étendues, et au moyen d'artifices relativement sim- ples dans le circuit concerné; un tel réglage affecte éga- lement le niveau de tension des impulsions produites, ain- si que leur largeur. Selon l'invention, la source de signaux de bruit est avantageusement constituée par un transistor que l'on fait fonctionner à l'envers; la base de ce transistor se trou- ve ainsi à un potentiel de référence, alors que l'émetteur est soumis à une tension d'au moins 10 Volts, de polarité positive ou négative suivant qu'il s'agit d'un transistor NPN ou d'un transistor PNP, et alors que le collecteur du transistor n'est soumis à aucune tension déterminée, et fonctionne donc à une tension "flottante". D'une manière avantageuse, on peut réaliser le cir- cuit conforme à l'invention en prévoyant plusieurs sections pour l'étape de filtrage et de suppression des signaux, à savoir une première section qui comporte un condensateur de filtrage, pour éliminer les parties à haute fréquence du 3 2568 13 0 signal de bruit; puis un comparateur, qui permet de choi- sir seulement les signaux dont le niveau est supérieur à une valeur déterminée (valeur de comparaison); et un mul- tivibrateur monostable, qui permet de supprimer par exem- ple les signaux de crête se succédant à intervalles rappro- chés, à cause des temps morts du multivibrateur. Il est intéressant de prévoir en outre des moyens de réglage, pour régler la forme et/ou la largeur des impul- sions produites par le multivibrateur monostable. Ces im- pulsions peuvent ainsi avoir différentes formes, et notam- ment une forme rectangulaire, triangulaire, sinusoïdale, en dents de scie, ou trapézoidale. Dans un mode de réalisation particulièrement avanta- geux, le circuit conforme à l'invention comporte au moins un étage de comptage, disposé entre le comparateur et le multivibrateur monostable. Grâce à un tel étage de compta- ge, on peut déterminer la valeur moyenne de-la fréquence de récurrence des impulsions produites, notamment pour réduire l'amplitude de variation de la fréquence de récurrence de ces impulsions. On va maintenant décrire à titre d'exemple un mode de réalisation de l'invention, en référence à la Figure unique annexée, qui représente un schéma du circuit confor- me à l'invention. Les particularités essentielles du circuit conforme à l'invention sont liées d'une part à une source de signaux de bruit constituée par un transistor Trl, et d'autre part à un circuit de filtrage et de suppression de signaux, qui comporte un condensateur de filtrage C4, un comparateur V2 et un multivibrateur monostable ICM. Grâce à ces trois der- niers éléments du circuit, on peut choisir des signaux dé- terminés dans le spectre des signaux de la source de signaux de bruit. En fonction des caractéristiques de bruit recherchées, on choisit la source de signaux de bruit constituée par le transistor Trl. Dans le mode de réalisation considéré à ti- tre d'exemple, on applique à l'émetteur du transistor NPN Trl une tension positive fournie par une source d'alimen- tation N, à travers une première résistance R1 et une se- 2568 130 conde résistane c2. La tension fournie par la source N a par exemple une valeur de + 90 Volts, et cette tension est déjà stabilisée par la source N. On stabilise cette tension une seconde fois, au mo- yen d'un circuit auxiliaire monté en parallèle, et consti- tué d'un condensateur Cl, d'une diode de Zener Z et d'un condensateur C2, de manière à obtenir une valeur de ten- sion d'environ 40 Volts, à l'endroit de la jonction de la diode de Zener Z et de la résistance R1. Le transistor Trl est excité en mode inverse, sa ba- se se trouvant à un potentiel de référence (masse), tandis que son collecteur subit une tension variable. Il convient de préciser qu'au lieu d'un transistor NPN, on pourrait aussi bien utiliser un transistor PNP, en inversant en conséquence la polarité de la tension d'ali- mentation. Les signaux de bruit du transistor Trl aboutissent par l'intermédiaire d'un condensateur C3 à un filtre, constitué par un condensateur C4, qui élimine par filtrage les parties à haute fréquence du spectre des signaux de bruit. Apres renforcement de la partie ainsi conservée du spectre des si- gnaux de bruit, dans un amplificateur V1, dont on peut ré- gler le taux d'amplification au moyen du circuit de régla- ge constitué par les résistances R4, R6, le potentiomètre PI, et le condensateur C5; le signal amplifié traverse une résistance R7, pour aboutir à un comparateur V2. Celui-ci joue le rôle d'un circuit suppresseur de signaux, pour agir en fonction de la valeur de réglage adoptée pour la tension de comparaison, en laissant passer seulement les signaux dont la tension est supérieure au niveau d'un seuil de com- paraison. A l'entrée du comparateur est raccordée une diode luminescente LED, par l'intermédiaire d'un circuit compor- tant les résistances R8, R9, RiO, Rll et R12. Cette diode LED a une double fonction. D'une part, elle sert à indiquer que l'interrupteur d'alimentation est fermé et que l'appa- reil est prêt à fonctionner; d'autre part, cette diode LED sert également de source de tension de référence. Par exemple, une tension ayant une valeur de + 5 Volts ou de 25681l30 + 6 Volts arrive à travers la résistance RiO. Il convient de préciser que la tension de comparaison envoyée au com- parateur V2 peut aussi être réglable. Les signaux de sortie du comparateur V2 passent à travers un condensateur C6, pour arriver à l'entrée d'exci- tation du multivibrateur monostable ICM, qui produit en con- séquence des impulsions de largeur constante. Pendant les temps morts du multivibrateur monostable ICM, d'autres si- gnaux qui arrivent sont supprimés, si bien que le multivi- brateur monostable ICM ne joue pas seulement le rôle d'un étage producteur d'impulsions, mais aussi celui d'un sup- presseur de signaux. Grâce à un circuit de réglage comportant les résistan- ces R13, R14, PR, et le condensateur C7, on peut régler en- tre des limites déterminées la largeur des impulsions 1ro- duites par le multivibrateur monostable ICM, par exemple en- tre 30 et 500 microsecondes. Mais il est également possible d'obtenir,au choix,à la sortie du multivibrateur monostable ICM des impulsions ayant divers profils, notamment un profil rectangulaire, triangulaire, sinusoïdal, en dents de scie ou trapézoidal. Les impulsions de sortie du multivibrateur monostable ICM se succèdent à une cadence entièrement aléatoire, car le rythme de succession de ces signaux ne comporte aucune répétition, en raison de la source de signaux de bruit que 1 'on utilise; et ceci permet d'éviter complètement les effets d'accoutumance qui sont indésirables comme on le sait. C'est pourquoi les impulsions produites par le mul- tivibrateur monostable ICM sont fournies à un rythme apé- riodique, stochastique, et entièrement irrégulier. Les impulsions de sortie du multivibrateur monostable ICM passent à travers un potentiomètre P2, pour aboutir à un convertisseur tension/courant, constitué par un amplifi- cateur opérationnel OP, à la sortie duquel est monté un transistor Tr2 ayant sa base associée à une résistance R15, qui sert à limiter l'intensité du courant de sortie lorsque le transistor Tr2 est saturé. Les impulsions élec- triques ainsi obtenues sont appliquées à un patient au moyen des électrodes E et F. Celles-ci sont en parallèle sur 6 2568130 une résistance R16 (d'environ 100 k-Ohms). Le circuit comporte enfin une autre source d'alimen- tation, constituée par une batterie B associée à,deux con- densateurs C8, C9, qui permet de disposer d'une source d'a- limentation à faible résistance interne, fournissant une valeur de tension d'environ + 5 V dont on a souvent besoin. La source d'alimentation N est également constituée par une batterie (non représentée), de sorte que tout le système peut être réalisé sous la forme d'un appareil por- tatif. Dans un tel appareil, on peut prévoir à la sortie de l'amplificateur Vl une prise de test S, qui permet de vé- rifier à chaque instant l'existence du spectre des signaux de bruit. Les valeurs des composants utilisés dans le circuit conforme à l'invention sont les suivantes: R1 = 82 KlI R8 = 560 K Q R2 = 470 KfIl R9 = 10 K l R3 = 1 M f R10 O= 1 K - R4 = 270 fl Rll = 47 K R P1 = 5 K f R12 = 470 K fl R6 = -1 Mf R13 = 5,6 K R7 = 47 K.I R14 = 33 Kf Les résistances PR ont des valeurs successives = 100 Kil (Potentiomètre), puis de 39 K et de 5,6 KfL En outre: P2= 22 K C4 = 470 pF R15= 68 l C5 = 0,47 pF R16= 100 Kft C6 = 220 pF Cl = 0,1 F C7 = 4,7 nF C2= 10 'iF C8 = 0,1 pF C3= 0,1 pF C9 = 100 pF Valeur de la tension à la borne G = environ + 5V Valeur de la tension à la borne a = + 10 V Valeur de la tension à la borne b = - 7 V Bien entendu, il est évident pour un spécialiste qu'on peut apporter diverses variantes et modifications au circuit conforme à l'invention, sans sortir pour autant du domaine de celle-ci. Par exemple, on peut réduire la plage de varia- tion de la fréquence de récurrence des impulsions produites 7 Z t l 2568130 par le circuit, en montant un ou plusieurs étages de comp- tage (étages de comptage binaire), entre le comparateur V2 et le multivibrateur monostable ICM. Ceci permet éga- lement de déterminer la valeur moyenne de la fréquence ob- tenue. Tous les détails techniques indiqués dans la descrip- tion qui précède, et représentés sur la Figure qui fait partie intégrante de la description, ont une importance pour la réalisation de l'invention. REVENDICATIONS 1. Circuit pour produire une succession irrégulière d'impulsions électriques séparées, à un rythme irrégulier et stochastique, pour un traitement d'électro-analgésie, comportant une source de signaux de récurrence pour assurer à un régime aléatoire l'émission des impulsions successives, caractérisé en ce que la source des signaux de récurrence est constituée par une source de signaux de bruit (Trl),à la sortie de laquelle est monté un circuit de filtrage et de suppression de signaux (R3, C4, V2, ICM), qui produit à partir du signal de bruit de la source de signaux de bruit une succession irrégulière à basse fréquence de signaux sé- parés. 2. Circuit conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la source de signaux de bruit est constituée par un transistor (Trl) que l'on fait fonctionner à l'envers. 3. Circuit conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que la base du transistor (Trl) se trouve à un poten- tiel de référence, alors que l'émetteur du transistor (Trl) se trouve à une tension positive ou négative d'au moins 10 Volts, et que le collecteur du transistor (Trl) n'est sou- mis à aucune tension. 4. Circuit conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de filtrage et de suppression de signaux comporte un condensateur de filtrage (C4), pour éliminer par filtrage les parties à haute fréquence des signaux, et un comparateur (V2) pour supprimer les parties de bas niveau des signaux. 5. Circuit conforme à la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un amplificateur (Vl) à taux d'ampli- fication réglable, monté à la sortie du condensateur de filtrage (C4). 6. Circuit conforme à l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la sortie de l'amplificateur (Vl) est reliée à l'une des entrées du comparateur (V2), dont la deu- xième entrée reçoit une tension de référence, qui est ré- glable de préférence. 7. Circuit conforme à l'une des revendications 1 à 6, 9 2568 13 0 caractérisé en ce qu'il comporte un indicateur lumineux (LED) qui est relié à l'entrée du comparateur (Vl) et qui sert en même temps de source de tension de référence pour l'autre comparateur (V2). 8. Circuit conforme à l'une des revendications 1 et 4, caractérisé en ce que le circuit de filtrage et de sup- pression des signaux comporte un multivibrateur monostable (ICM). 9. Circuit conforme à la revendication 8, caractéri- sé en ce qu'il comporte des moyens de réglage pour régler la forme et/ou la largeur des impulsions produites par le multivibrateur monostable (ICM). 10. Circuit conforme à l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le multivibrateur monostable (ICM) alimente un amplificateur opérationnel (OP) dont la ten- sion de sortie commande un transistor (Tr2). 11. Circuit conforme à la revendication 10, caracté- risé en ce que l'amplificateur opérationnel (OP) coopère avec le transistor (Tr2), pour constituer un convertisseur tension/courant. 12. Circuit conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la tension fournie par la source de signaux de bruit (Trl) est stabilisée à plusieurs repri- ses. 13. Circuit conforme à la revendication 12, caracté- risé en ce qu'il comporte un dispositif (N) d'alimentation en courant à batterie, avec stabilisation de tension. 14. Circuit conforme à la revendication 12, caract6- risé en ce qu'il comporte un circuit de stabilisation de fréquence (Cl, Z, C2) indépendant du dispositif d'alimen- tation (N) et relié à la source de signaux de bruit (Trl) par l'intermédiaire d'une résistance (R2). 15. Circuit conforme à la revendication 9, caracté- risé en ce que la largeur des impulsions du multivibrateur monostable (ICM) est réglable entre 30 et 500 microsecondes. 16. Circuit conforme à l'une des revendications 9 et , caractérisé en ce que les impulsions produites par le multivibrateur monostable (ICM) peuvent avoir différentes formes, notamment une forme rectangulaire, triangulaire, 2568130 sinusoïdale, en dents de scie ou trapézoïdale. 17. Circuit conforme à l'une des revendications 6 et 8, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un étage de comptage, disposé entre la sortie du comparateur (V2) et l'entrée du multivibrateur monostable (ICM),