Brevet FR2756636A1 — publié le 19980605

DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine des appareils et des instruments destinés à être mis en oeuvre dans des environnements magnétiquement chargés et sensibles, et a pour objet un dispositif de mesure et de surveillance de l'intensité d'un champ magnétique local et un appareil intégrant un tel dispositif. Les problèmes liés à l'utilisation d'appareils ou d'instruments électriques dans une région ou une zone magnétiquement chargée sont bien connus. En plus de la perturbation du champ magnétique environnant que provoquent ces appareils ou instruments, on constate également, de manière réciproque et sous l'influence dudit champ, des dysfonctionnements, voire des détériorations desdits instruments ou appareils, en fonction de l'intensité dudit champ et de la situation spatiale des instruments ou appareils par rapport à ce dernier. Les risques précités sont particulièrement élevés pour des appareils ou des instruments non fixes que les utilisateurs peuvent déplacer à leur gré et qui peuvent éventuellement être installés involontairement dans une zone sensible sans qu'il n'y ait un quelconque avertissement ou une quelconque indication visible évidente au niveau de l'appareil ou de l'instrument concerné. De telles manipulations dangereuses desdits appareils ou instruments peuvent, en outre, être réalisées a priori en toute innocuité, lorsque l'appareil ou l'instrument est éteint ou lorsque le champ magnétique n'est pas établi, pour entraîner ensuite des dommages ou des détériorations importants pour ledit appareil ou ledit instrument, lorsque ce dernier est mis en service ou lorsque le champ est rétabli. Par ailleurs, il y a lieu de noter que, pour les appareils de surveillance des paramètres physiologiques vitaux d'un patient, par exemple soumis à un examen IRM, un simple dysfonctionnement d'un composant ou d'un élément d'un tel appareil, susceptible d'entraîner l'affichage de signaux erronés, peut avoir des conséquences fatales. Le but de la présente invention consiste, par conséquent, notamment à pallier les différents inconvénients précités et à proposer une solution fiable dans toutes les situations mentionnés précédemment, de structure simple et peu onéreuse. -2- Ce but est précisément atteint par l'invention grâce au dispositif de mesure et de surveillance de l'intensité d'un champ magnétique local, monté dans ou sur un appareil ou un instrument destiné à être positionné à proximité d'un appareil produisant un champ magnétique intense et sensible, tel qu'un appareil à RMN, et constitué par des moyens capteurs de champ magnétique, par des moyens de traitement et d'évaluation des signaux de mesure délivrés par les moyens capteurs et par des moyens de signalisation et/ou de contrôle de l'alimentation ou du fonctionnement dudit appareil ou instrument, commandés par lesdits moyens de traitement et d'évaluation. L'invention a également pour objet un appareil destiné à être mis en oeuvre à proximité d'un champ magnétique, notamment appareil de surveillance des paramètres physiologiques d'un patient soumis à un examen du type IRM, comportant un dispositif de mesure et de surveillance de l'intensité du champ magnétique au niveau dudit appareil, tel que mentionné ci-dessus. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: la figure I est un schéma synoptique d'un dispositif de mesure et de surveillance selon l'invention, la figure 2 est un schéma synoptique d'un mode de réalisation des moyens de traitement et d'évaluation des signaux délivrés par les moyens capteurs, faisant partie du dispositif représenté à la figure 1, et, la figure 3 est une vue partiellement arrachée d'un appareil de surveillance des paramètres physiologiques vitaux d'un patient, montrant l'implantation des éléments et circuits dissipateurs de chaleur. Conformément à l'invention et comme le montre la figure I des dessins annexés, le dispositif de mesure et de surveillance de l'intensité d'un champ magnétique local est monté dans ou sur un appareil ou un instrument 1 destiné à être positionné à proximité d'un appareil produisant un champ magnétique intense et sensible, tel qu'un appareil à RMN, et constitué par des moyens 2 capteurs de champ magnétique, par des moyens 3 de traitement et d'évaluation des signaux de mesure délivrés par les moyens capteurs 2 et par des moyens de signalisation 4 et/ou de contrôle 5 de l'alimentation ou du fonctionnement dudit appareil ou instrument 1, commandés par lesdits moyens 3 de traitement et d'évaluation. Afin de pouvoir assurer une détermination de l'intensité du champ magnétique quelle que soit l'orientation de l'appareil ou de l'instrument 1, les -3- moyens capteurs 2 sont avantageusement constitués par trois capteurs à effet Hall orientés suivant les trois directions d'un repère spatial orthogonal. Selon une première caractéristique de l'invention, représentée aux figures 1 et 2 des dessins annexés, les moyens 3 d'évaluation et de traitement des signaux fournis par les moyens capteurs 2 peuvent comprendre des circuits 3' d'extraction des composantes représentatives du champ magnétique des signaux délivrés par les moyens capteurs 2, des circuits de comparaison 3" desdits signaux représentatifs et des signaux opposés correspondants avec des valeurs seuil prédéfinies et une unité 3"' de synthèse logique des signaux résultant des comparaisons précitées, délivrant un signal de commande de l'alimentation ou du fonctionnement de l'appareil ou de l'instrument 1 considéré, lesdits moyens 3 étant constitués de composants électroniques introduisant des retards de traitement et d'évaluation de faible valeur. Ainsi, le traitement et l'évaluation des signaux émis par les moyens capteurs 2 sont réalisés entièrement par un circuit matériel ("hardware"), permettant de réduire au maximum le délai entre la mesure d'un champ magnétique de valeur trop forte et la délivrance d'un signal discontinu au niveau de la sortie de l'unité 3"' de synthèse logique. Ainsi, les trois moyens capteurs 2 orthogonaux, associés aux moyens 3 de traitement et d'évaluation, permettent de déterminer les modules des composantes constitutives du vecteur du champ magnétique local selon les trois directions orthogonales définies par les trois moyens capteurs 2 et lesdits moyens 3 peuvent délivrer des signaux de commande aux moyens de signalisation 4 et de contrôle 5 lorsque le module de l'une de ces composantes de champ dépasse une valeur seuil prédéfinie, par exemple la valeur maximale admise pour un fonctionnement fiable du composant, élément ou circuit de l'appareil ou de l'instrument I le plus sensible aux influences magnétiques. Les moyens de signalisation 4 pourront comporter, d'une part, des moyens d'alarme sonore et/ou visuelle et, d'autre part, un écran d'affichage de la valeur du champ magnétique local au niveau de l'appareil ou de l'instrument 1, à titre permanent ou sur requête de l'utilisateur, ladite valeur étant déterminée par calcul à partir des modules des composantes mesurées par les moyens capteurs 2. Ledit écran ou partie d'écran pourra également, le cas échéant, afficher un message d'alarme indiquant la présence d'un champ magnétique susceptible de perturber le fonctionnement de l'appareil ou de l'instrument 1. Les circuits d'extraction 3' peuvent comprendre notamment des circuits de compensation ou d'annulation de la tension de décalage (offset) des - 4moyens capteurs 2 et, le cas échéant, des circuits de mise en forme des signaux délivrés par ces derniers. Comme le montre la figure 2 des dessins annexés, l'unité 3"' de synthèse logique peut consister en un simple circuit OU ou en un circuit à fonction similaire. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, les moyens de contrôle de l'alimentation ou du fonctionnement de l'appareil ou de l'instrument 1 consistent préférentiellement en un module de contrôle automatique adapté pour valider, inhiber et/ou invalider le signal de mise en marche ou l'état de marche dudit appareil ou instrument 1, ledit module 5 recevant, d'une part, le signal de mise en service ou hors service délivré par un organe 6 correspondant pouvant être actionné par l'utilisateur et, d'autre part, le signal de commande délivré par les moyens 3 de traitement et d'évaluation, et pouvant délivré à son tour un signal d'autorisation de mise sous tension de l'appareil ou de l'instrument 1 en fonction de la nature des signaux reçus. Comme le montre également la figure 1 des dessins annexés, le signal d'autorisation délivré par le module de contrôle 5 est appliqué à un moyen interrupteur 7 disposé en série entre la ou les sources d'énergie électrique 8, 9 et l'unité 10 de conversion et de distribution d'énergie électrique aux différents circuits fonctionnels faisant partie de l'appareil ou de l'instrument 1 considéré. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, les moyens 5 de contrôle de l'alimentation ou du fonctionnement et l'unité 10 de conversion et de distribution d'énergie électrique sont connectés par l'intermédiaire de deux circuits d'alimentation parallèles, d'une part, à un accumulateur ou à une batterie 9 et, d'autre part, à un ensemble transformateur/redresseur 8 relié au secteur, intégrés dans la structure de l'appareil ou de l'instrument 1, l'alimentation des moyens 3 de traitement et d'évaluation et de l'unité de conversion et de distribution 10 à partir de l'accumulateur ou de la batterie 9 étant assujettie à la délivrance d'un signal d'autorisation par le module de contrôle 5, ce signal d'autorisation étant inhibé lorsque l'appareil ou l'instrument 1 est alimenté par le secteur (indiqué par les repères 14 sur la figure 1). On notera que grâce aux dispositions précitées, le module de contrôle automatique 5 est alimenté en permanence ce quel que soit le mode d'alimentation (secteur ou batterie), et peut donc délivrer un signal d'autorisation de mise sous tension dès l'actionnement de l'organe 6 de mise en marche (par exemple sous forme de bouton poussoir) par l'utilisateur, ce pour autant qu'aucun signal -5- d'inhibition ou d'invalidation ne soit présent à la sortie de l'unité de synthèse logique 3"' des moyens 3 de traitement et d'évaluation. Ces derniers sont alimentés en permanence lorsque l'appareil ou l'instrument I est branché sur le secteur, mais ne sont alimentés qu'après délivrance d'un signal d'autorisation de mise sous tension par le module de contrôle automatique 5 lorsque l'appareil ou l'instrument 1 fonctionne sur batterie ou accumulateur. Dans ce dernier cas, le signal d'autorisation de mise sous tension délivré par le module de contrôle automatique 5 est appliqué simultanément au moyen interrupteur 13 commandant l'alimentation des moyens de traitement et d'évaluation 3 et aux moyens interrupteurs 7 et 13' commandant l'alimentation de l'unité 10 de conversion et de distribution de l'énergie électrique. Toutefois, les moyens de traitement et d'évaluation 3 étant entièrement composés de circuits analogiques, l'évaluation de l'intensité du champ magnétique sera effectuée pratiquement instantanément et l'émission éventuelle d'un signal d'invalidation ou d'inhibition en cas de dépassement d'un seuil précédera dans tous les cas l'établissement des tensions à la sortie de l'unité 10 de conversion et de distribution de l'énergie électrique, ce qui permettra par conséquent, le cas échéant, de stopper la mise sous tension des éléments des circuits fonctionnels de l'appareil ou de l'instrument 1 avant toute détérioration. Les différents modes de manipulation et d'utilisation de l'appareil ou de l'instrument 1 et les réactions éventuelles correspondantes du dispositif de mesure et de surveillance du champ magnétique local entourant l'appareil ou l'instrument 1 dans lequel il est implanté, seront décrits plus en détail ci-après. Lorsque l'appareil ou l'instrument 1 est, à l'état éteint et en étant branché sur le secteur, placé dans une zone o le champ magnétique environnant est trop élevé: toute mise en marche dudit appareil ou instrument 1 sera impossible. Lorsque l'appareil ou l'instrument 1 est, à l'état éteint et en étant alimenté par l'accumulateur ou la batterie 9, placé dans une zone o le champ magnétique environnant est trop élevé, l'actionnement de l'organe de mise en marche 6 par l'utilisateur entraînera une mise en marche temporaire, dont la durée équivaut au temps nécessaire à la stabilisation des moyens 3 de traitement et d'évaluation et à l'émission d'un signal d'inhibition ou d'invalidation vers le module de contrôle automatique 5, qui commandera alors l'ouverture des moyens interrupteurs 7, 13 et 13' et la mise hors tension ou hors service dudit appareil ou instrument 1. -6- En vue de garantir un contrôle de l'intensité du champ magnétique avant toute mise sous tension des circuits ou éléments fonctionnels de l'appareil ou instrument 1, il peut être avantageusement prévu que le signal d'autorisation délivré par le module de contrôle 5 soit transmis au moyen interrupteur 7 commandant l'alimentation de l'unité de conversion et de distribution 10 avec un retard prédéterminé (indiqué par le repère 15 sur la figure 1), suffisamment faible pour qu'en cas de mise en route normale autorisée, l'utilisateur ne remarque pas de délai notable entre l'actionnement de l'organe de mise en marche 6 et la mise en service de l'appareil ou de l'instrument 1. Lorsque l'appareil ou l'instrument 1 est mis en service dans une zone non critique et qu'il est progressivement rapproché ou introduit dans une zone o le champ magnétique environnant est trop élevé, les moyens de signalisation 4 indiquent tout d'abord à l'utilisateur la présence d'un champ magnétique de valeur critique pour le fonctionnement de l'appareil ou l'instrument 1, et, en cas de dépassement de la valeur seuil, l'état de marche de ce dernier sera invalidé par commande de l'ouverture des moyens interrupteurs 7, 13 et 13' de manière à mettre hors tension les différents circuits et éléments dudit appareil ou instrument 1. La réalisation pratique des différents moyens de 2, 3, 4 et 5 constituant le dispositif selon l'invention, faisant partie des connaissances normales de l'homme du métier, celle-ci ne sera pas davantage décrite dans la présente. L'invention a également pour objet un appareil destiné à être mis en oeuvre à proximité d'un champ magnétique, notamment un appareil de surveillance des paramètres physiologiques d'un patient soumis à un examen du type IRM, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de mesure et de surveillance de l'intensité du champ magnétique au niveau dudit appareil, tel que décrit précédemment. De manière avantageuse, l'alimentation électrique de l'appareil I par le secteur est réalisée par l'intermédiaire d'un ensemble transformateur/redresseur 8 suivi d'une unité 10 de conversion et de distribution de l'énergie électrique, disposés de telle manière dans l'appareil I que les axes des bobines de ces éléments 8, 10 soient orientés perpendiculairement à l'axe du champ magnétique environnant lorsque ledit appareil 1 est installé dans sa position d'utilisation normale. Cette disposition particulière des éléments précités permet de limiter les effets de saturation produits par le champ magnétique local dans lequel -7- l'appareil 1 est placé et donc d'augmenter le rendement desdits éléments et de limiter leur échauffement. Conformément à un mode de réalisation préférentiel de l'invention, l'unité 10 de conversion et de distribution de l'énergie électrique, qui assure la fourniture des diverses tensions nécessaires aux différents circuits et éléments fonctionnels de l'appareil 1, est constituée par un convertisseur DC/DC, qui présente l'avantage d'une dissipation calorique réduite en fonctionnement, ce contrairement aux régulateurs linéaires. Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, représentée notamment à la figure 3 des dessins annexés, il peut être prévu qu'au moins certains éléments ou circuits dissipateurs de chaleur faisant partie de l'appareil 1, notamment l'ensemble transformateur/redresseur 8 et l'unité 10 de conversion et de distribution d'énergie électrique, soient regroupés sur un support 1 1 réalisé en un matériau bon conducteur thermique et fixé intimement au blindage 12 entourant l'appareil 1. Comme le montre, à titre d'exemple, la figure 3 des dessins annexés, le support 11 peut consister en une plaque de blindage rapportée sur une ouverture ménagée dans le blindage 12 et fixée sur cette dernière avec un contact surfacique intime. Ainsi, il n'est plus nécessaire de disposer d'un élément actif (par exemple un ventilateur) pour évacuer ou dissiper les calories produites par ces éléments ou circuits, ni de réaliser des perçages dans la carcasse et le blindage 12 entourant l'appareil 1. La possibilité de pouvoir évacuer les calories produites par ces éléments ou circuits dissipateurs de chaleur par les moyens décrits ci-dessus bénéficie, bien entendu, également de la caractéristique précédente relative à la disposition particulière de ces éléments ou circuits. Il convient de noter que les deux dernières caractéristiques mentionnées ci-dessus pourront également être mises en oeuvre dans un appareil 1 indépendamment de la présence d'un dispositif de mesure et de surveillance d'un champ magnétique local tel que décrit ci-dessus. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. -8- REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure et de surveillance de l'intensité d'un champ magnétique local, caractérisé en ce qu'il est monté dans ou sur un appareil ou un instrument (1) destiné à être positionné à proximité d'un appareil produisant un champ magnétique intense et sensible, tel qu'un appareil à RMN, et en ce qu'il est constitué par des moyens (2) capteurs de champ magnétique, par des moyens (3) de traitement et d'évaluation des signaux de mesure délivrés par les moyens capteurs (2) et par des moyens de signalisation (4) et/ou de contrôle (5) de l'alimentation ou du fonctionnement dudit appareil ou instrument (1), commandés par lesdits moyens (3) de traitement et d'évaluation. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens capteurs (2) sont constitués par trois capteurs à effet Hall orientés suivant les trois directions d'un repère spatial orthogonal. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens (3) d'évaluation et de traitement des signaux fournis par les moyens capteurs (2) comprennent des circuits (3') d'extraction des composantes représentatives du champ magnétique des signaux délivrés par les moyens capteurs (2), des circuits de comparaison (3") desdits signaux représentatifs et des signaux opposés correspondants avec des valeurs seuil prédéfinies et une unité (3"') de synthèse logique des signaux résultant des comparaisons précitées, délivrant un signal de commande de l'alimentation ou du fonctionnement de l'appareil ou de l'instrument (1) considéré, lesdits moyens (3) étant constitués de composants électroniques introduisant des retards de traitement et d'évaluation de faible valeur. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens (5) de contrôle de l'alimentation ou du fonctionnement de l'appareil ou de l'instrument (1) consistent en un module de contrôle automatique adapté pour valider, inhiber et/ou invalider le signal de mise en marche ou l'état de marche de ce dernier, ledit module de contrôle automatique (5) recevant, d'une part, le signal de mise en service ou hors service délivré par un organe (6) correspondant pouvant être actionné par l'utilisateur et, d'autre part, le signal de commande délivré par les moyens (3) de traitement et d'évaluation, et pouvant délivré à son tour un signal d'autorisation de mise sous tension de l'appareil ou de l'instrument (1) en fonction de la nature des signaux reçus. -9- 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le signal d'autorisation délivré par le module de contrôle (5) est appliqué à un moyen interrupteur (7) disposé en série entre la ou les sources d'énergie électrique (8, 9) et l'unité (10) de conversion et de distribution d'énergie électrique aux différents circuits fonctionnels faisant partie de l'appareil ou de l'instrument (1) considéré. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens (3) de traitement et d'évaluation, les moyens (5) de contrôle de l'alimentation ou du fonctionnement et l'unité (10) de conversion et de distribution d'énergie électrique sont connectés par l'intermédiaire de deux circuits d'alimentation parallèles, d'une part, à un accumulateur ou à une batterie (9) et, d'autre part, à un ensemble transformateur/redresseur (8) relié au secteur, intégrés dans la structure de l'appareil ou de l'instrument (1), l'alimentation électrique des moyens (3) de traitement et d'évaluation et de l'unité de conversion et de distribution (10) à partir de l'accumulateur ou de la batterie (9) étant assujettie à la délivrance d'un signal d'autorisation par le module de contrôle (5), ce signal d'autorisation étant inhibé lorsque l'appareil ou l'instrument (1) est alimenté par le secteur. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le signal d'autorisation délivré par le module de contrôle (5) est transmis au moyen interrupteur (7) commandant l'alimentation de l'unité de conversion et de distribution (10) avec un retard prédéterminé. 8. Appareil destiné à être mis en oeuvre à proximité d'un champ magnétique, notamment appareil de surveillance des paramètres physiologiques d'un patient soumis à un examen du type IRM, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de mesure et de surveillance de l'intensité du champ magnétique au niveau dudit appareil, selon l'une quelconque des revendications I à 7. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'alimentation électrique de l'appareil (1) par le secteur est réalisée par l'intermédiaire d'un ensemble transformateur/redresseur (8) suivi d'une unité de conversion et de distribution (10) de l'énergie électrique, disposés de telle manière dans l'appareil (1) que les axes des bobines de ces éléments (8, 10) soient orientés perpendiculairement à l'axe du champ magnétique environnant lorsque ledit appareil (I) est installé dans sa position d'utilisation normale. 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'unité (10) de conversion et de distribution de l'énergie électrique est constituée par un convertisseur DC/DC. - 10- 11. Appareil selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que au moins certains éléments ou circuits dissipateurs de chaleur faisant partie de l'appareil (1), notamment l'ensemble transformateur/redresseur (8) et l'unité (10) de conversion et de distribution d'énergie électrique, sont regroupés sur un support (11) réalisé en un matériau bon conducteur thermique et fixé intimement au blindage (12) entourant l'appareil (1).