Brevet FR2878733A1 — publié le 20060609

DISPOSITIF MEDICAL IMPLANTE TELECOMMANDE DESCRIPTION DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne le domaine des dispositifs médicaux implantés, du genre implant pénien, sphincter médicochirurgical, cathéter diffusant une solution médicamenteuse, anneau gastrique ou anus artificiel sur paroi abdominale. ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE De tels dispositifs comprennent généralement: a) en extracorporel, un module de télécommande pourvu d'un émetteur d'ondes électromagnétiques ou ultrasoniques et d'une carte électronique adaptée pour piloter la partie intracorporelle selon un programme prenant en compte des données techniques propres au fonctionnement de l'ensemble et des données médicales propres au patient; b) en intracorporel, un récepteur, ou capteur, transformant l'onde reçue en énergie électrique destinée à alimenter une unité de contrôle et de commande adaptée pour piloter un ensemble, destiné à faire fonctionner le dispositif médical implanté, pourvu d'une pompe fluidique, d'un réservoir contenant un fluide stérile et d'un bloc de contrôle dudit fluide. Les principaux dispositifs médicaux implantés sont: - en cardiologie: les stimulateurs cardiaques qui nécessitent, pour leur fonctionnement, une source d'énergie implantée; - en urologie: les implants péniens à gonflage manuel (hydraulique) où la pompe tactile est placée dans la bourse à côté du testicule et les sphincters artificiels gonflables; - en gastro-entérologie: les sphincters et les pompes médicamenteuses à gonflage manuel ou télécommandé (nombre et volume des injections) par rayons infrarouges et qui nécessitent, pour leur fonctionnement, une source d'énergie implantée; - en endocrinologie les pancréas artificiels. Les dispositifs médicaux implantés autonomes nécessitent donc en général: - une télécommande pour activer le programme d'utilisation (fréquence et durée par exemple) ; - une source d'énergie interne qui malheureusement est à autonomie limitée et qui nécessite une intervention chirurgicale pour son remplacement avec toutes les conséquences (économiques, traumatiques, infectieuses) inhérentes à ce type d'intervention. L'état de la technique le plus proche est décrit dans les brevets WO-0158389 et WO-01/12108. Les dispositifs qui y sont décrits présentent au moins les deux limitations majeures suivantes: - la première liée à l'utilisation d'un champ électromagnétique qui peut être perturbé par tous les dispositifs de la vie courante tels les portables, les antivols de magasins, les portiques d'aéroport et surtout qui ne se propage pas dans de bonnes conditions dans le corps humain qui est constitué d'une grande proportion d'eau; - la deuxième liée à l'utilisation d'un moteur électrique qui n'a pas la fiabilité requise pour ce type d'application puisque son entretien nécessiterait, à chaque fois, une intervention chirurgicale. RESUME DE L'INVENTION Le dispositif selon l'invention a été conçu pour éliminer les inconvénients susmentionnés. Il se caractérise essentiellement en ce que le bloc de contrôle du fluide comporte: a) une liaison fluidique réservoir - pompe -dispositif médical implanté , via deux micro électrovannes, destinée à charger ledit dispositif; b) une liaison fluidique dispositif médical implanté - pompe - réservoir , via deux autres micro électrovannes, destinée à décharger ledit dispositif; c) une liaison fluidique réservoir - dispositif médical implanté destinée à transférer, via une cinquième micro électrovanne, toute surpression dudit réservoir audit dispositif, et réciproquement, au moyen d'un détecteur de pression associé au réservoir et d'un détecteur de pression associé au dispositif médical implanté. Il se caractérise également en ce que récepteur d'ultrasons est constitué : a) d'un élément piézoélectrique discal recouvert, à sa périphérie, d'une couche conductrice électrique et, dans la partie centrale de l'une de ses faces, d'une couche conductrice électrique; b) d'une bague annulaire isolante et élastique maintenant la périphérie dudit élément piézoélectrique; c) d'un boîtier conducteur électrique, ouvert sur l'une de ses faces, maintenant mécaniquement ladite bague annulaire; d) d'une lame élastique conductrice assurant la liaison électrique entre l'élément piézoélectrique et le boîtier conducteur électrique; e) d'une membrane souple obturant l'ouverture du boîtier. II se caractérise également en ce que la pompe fluidique est une pompe, volumétrique et occlusive, qui comporte, solidaires d'un rotor, des galets adaptés pour écraser un tube flexible fraction circulaire solidaire d'un stator et qui est entraînée par un moteur piézoélectrique commandé par l'unité de contrôle. PRESENTATION DES FIGURES Les caractéristiques et les avantages de l'invention vont apparaître plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'au moins un mode de réalisation préféré de celle-ci donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés. Sur ces dessins: - la figure 1 est une vue schématique des différents sous-ensembles constitutifs de l'invention et de leurs liaisons, électriques, fluidiques, mécaniques et à distance; - la figure 2 est une vue schématique des liaisons hydrauliques existant entre le réservoir, la pompe et l'implant; - la figure 3 est une vue schématique de la pompe à galets; - la figure 4 est une vue de détail en coupe transversale du récepteur, ou capteur, de l'onde ultrasonique; - la figure 5 est une vue de détail en coupe transversale de l'émetteur, de l'onde ultrasonique; la figure 6 est une vue de dessus de la lame élastique conductrice assurant la liaison électrique entre l'élément piézoélectrique et le boîtier conducteur électrique. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Le dispositif médical implanté (I), représenté aux figures, du genre implant pénien, sphincter médicochirurgical, cathéter diffusant une solution médicamenteuse, 25 anneau gastrique, anus artificiel sur paroi abdominale, comprend: a) en extracorporel, un module de télécommande (T) pourvu d'un émetteur d'ultrasons (US) et d'une carte électronique adaptée pour piloter la partie intracorporelle selon un programme prenant en compte des données techniques propres au fonctionnement de l'ensemble et des données médicales propres au patient; b) en intracorporel, un récepteur (C), transformant l'onde ultrasonique (US) reçue en énergie électrique destinée à alimenter une unité de contrôle et de commande (U) adaptée pour piloter un ensemble (E), destiné à faire fonctionner le dispositif médical implanté(I), pourvu d'une pompe fluidique (P), d'un réservoir (R) contenant un fluide stérile et d'un bloc (F) de contrôle dudit fluide. Selon les caractéristiques de base de l'invention: A) le bloc (F) de contrôle du fluide comporte: a) une liaison fluidique réservoir (R) pompe (P) - dispositif médical implanté (I) , via deux micro électrovannes (V1) et (V4), destinée à charger ledit dispositif (I) ; b) une liaison fluidique dispositif médical implanté (I) - pompe (P) réservoir (R) , via deux micro électrovannes (V3) et (V2), destinée à décharger ledit dispositif (I) ; c) une liaison fluidique réservoir (R) - dispositif médical implanté (I) destinée à transférer, via une micro électrovanne (V5), toute surpression dudit réservoir audit dispositif, et réciproquement, au moyen d'un détecteur de pression (PR) associé au réservoir (R) et d'un détecteur de pression (PI) associé au dispositif médical implanté (I) ; B) l'émetteur ou le récepteur d'ultrasons est constitué : a) d'un élément piézoélectrique discal (5), notamment en céramique, recouvert: - à sa périphérie, d'une couche conductrice électrique (5a), notamment en or fin, - dans la partie centrale de l'une de ses faces, d'une couche conductrice électrique (5b), notamment de type or fin, et associé à un conducteur électrique (10) relié à ladite couche périphérique (5a) ; b) d'une bague annulaire isolante et élastique (6) maintenant, sans la moindre contrainte mécanique, la périphérie dudit élément piézoélectrique (5) ; c) d'un boîtier conducteur électrique (7), notamment en titane, ouvert sur l'une (7a) de ses faces, maintenant mécaniquement (rigidité) ladite bague annulaire (6) et associé à un à un conducteur électrique (11) relié audit boîtier; d) d'une lame élastique conductrice (8), notamment en bronze béryllium doré, assurant la liaison électrique entre l'élément piézoélectrique (5) et le boîtier conducteur électrique (7), fixée audit boîtier de manière fixe à l'une (8a) de ses extrémités et de manière coulissante à l'autre extrémité (8b) : on évite ainsi les gouttes de soudure qui faussent les caractéristiques des éléments piézoélectriques; e) d'une membrane souple (9) obturant l'ouverture (7a) du boîtier (7) apte à transmettre les vibrations ultrasoniques: ladite membrane est rendue interchangeable sur l'émetteur et comporte, sur le récepteur, une paroi périphérique (9a) servant de moyen de fixation (couture sous cutanée) de l'implant; f) d'un boîtier protecteur (12) qui, pour le récepteur, est réalisé au moyen d'une couche de silicone biocompatible transparente; sur les figures 5 et 4, l'onde émise est représentée par le repère (0E) et l'onde reçue par le repère (OR) ; C) la pompe fluidique (P) est une pompe, volumétrique et occlusive, qui comporte, solidaires d'un rotor (2), des galets (1) adaptés pour écraser un tube flexible fraction circulaire (3) solidaire d'un stator (4) et qui est entraînée par un moteur piézoélectrique (M) commandé par l'unité de contrôle (U). Les problèmes qui se sont posés avec l'utilisation de l'énergie ultrasonique ont été de deux ordres: - d'abord médical à cause des risques de cavitation et d'échauffement des tissus dans le corps humain engendrés par les ondes ultrasoniques: d'excellents résultats ont été obtenus avec des fréquences comprises entre 20 KHz et 3 MHz grâce à la membrane qui sert de transmetteur des vibrations; - ensuite technique à cause du choix du bon composant piézoélectrique, de la bonne pompe et du bon circuit hydraulique et ce, sur des critères de rendement global, de rapidité de mise en puissance, de précision, de fiabilité et de sécurité : d'excellents résultats ont été obtenus avec un moteur piézoélectrique de puissance adaptée et de diamètre de l'ordre de 40 mm, une pompe à galets de diamètre de l'ordre de 55 mm capable de débiter 30 à 100 ml en moins d'une minute et d'un bloc hydraulique comportant des micro électrovannes (VI à V4), de type 2/2, à membrane de séparation, permettant de charger ou de décharger le dispositif médical implanté avec le même sens de rotation de la pompe et une micro électrovanne (V5), également de type 2/2, à membrane de séparation, associée à des capteurs de pression permettant de gérer les surpressions au niveau du réservoir et du dispositif médical implanté (accroissement de la durée de vie). L'hypertension agit également sur la vascularisation et les nécroses sont bien évidemment à éviter. Les liaisons fluidiques associées aux micro électrovannes (V1) à (V4) peuvent être du type cathéter (par exemple de diamètre compris entre 1,2 et 1,8 mm). La liaison fluidique associée à la micro électrovanne (V5) peut être du type capillaire (par exemple de diamètre de l'ordre de 0,2 mm), le mode capillaire pouvant être obtenu au moyen de plaques perforées, en rubis, placées aux extrémités. Chaque micro électrovanne peut comporter sa propre pile (par exemple du type Ion Lithium). L'unité de contrôle et de commande (U) peut être adaptée pour recharger une batterie de sauvegarde (B). La carte électronique du module de télécommande (T) gère: - la charge de la batterie auxiliaire (B) qui est affectée à la surveillance du programme: les circuits qui la composent pouvant être doublés; l'émission contrôlée des ultrasons dont les données sont mémorisées; - le dialogue avec les sous ensembles de la partie intracorporelle; - les fonctions de sécurité de fonctionnement de l'ensemble. Ledit module de télécommande comporte un connecteur destiné à la programmation du système par le praticien en fonction des données médicales du patient. La batterie auxiliaire (B) pourrait être également utilisée pour alimenter directement le moteur piézoélectrique. L'onde ultrasonique pourrait également commander directement ledit moteur piézo-électrique du capteur). Le module (E) destiné à faire fonctionner le dispositif médical implanté (1), pourrait être du type électronique et adapté pour commander des implants des types stimulateurs cardiaques ou défibrillateurs. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés pour lesquels on pourra prévoir d'autres variantes, en particulier dans: - les fréquences ultrasoniques utilisées; - les dimensions et les puissances des moteurs piézoélectriques; - les dimensions des pompes et le nombre de galets; - les programmes de fonctionnement; et l'étendre à d'autres applications telles que: - les anneaux gastriques; - les dispositifs implantables en algologie; - les sphincters annaux; - les anus artificiels sur paroi abdominale. 7 REVENDICATIONS 1- Dispositif médical implanté (I) du genre implant pénien, sphincter médicochirurgical, cathéter diffusant une solution médicamenteuse, anneau gastrique, anus artificiel sur paroi abdominale; comprenant: a) en extracorporel, un module de télécommande (T) pourvu d'un émetteur d'ultrasons (US) et d'une carte électronique adaptée pour piloter la partie intracorporelle selon un programme prenant en compte des données techniques propres au fonctionnement de l'ensemble et des données médicales propres au patient; b) en intracorporel, un récepteur (C), transformant l'onde ultrasonique (US) reçue en énergie électrique destinée à alimenter une unité de contrôle et de commande (U) adaptée pour piloter un ensemble (E) destiné à faire fonctionner le dispositif médical implanté (I) et pourvu d'une pompe fluidique (P), d'un réservoir (R) contenant un fluide stérile et d'un bloc (F) de contrôle dudit fluide; caractérisé en ce que le bloc (F) de contrôle du fluide comporte: a) une liaison fluidique réservoir (R) - pompe (P) - dispositif médical implanté (I) , via deux micro électrovannes (V1) et (V4), destinée à charger ledit dispositif (I) ; b) une liaison fluidique dispositif médical implanté (I) - pompe (P) - réservoir (R) , via deux micro électrovannes (V3) et (V2), destinée à décharger ledit dispositif (I) ; c) une liaison fluidique réservoir (R) - dispositif médical implanté (I) destinée à transférer, via une micro électrovanne (V5), toute surpression dudit réservoir audit dispositif, et réciproquement, au moyen d'un détecteur de pression (PR) associé au réservoir (R) et d'un détecteur de pression (PI) associé au dispositif médical implanté (I). 2- Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'émetteur ou le récepteur d'ultrasons est constitué : a) d'un élément piézoélectrique discal (5) recouvert, à sa périphérie, d'une couche conductrice électrique (5a) et, dans la partie centrale de l'une de ses faces, d'une couche conductrice électrique (5b) ; b) d'une bague annulaire isolante et élastique (6) maintenant la périphérie dudit élément piézoélectrique (5) ; c) d'un boîtier conducteur électrique (7), ouvert sur l'une de ses faces (7a), maintenant mécaniquement ladite bague annulaire (6) ; d) d'une lame élastique conductrice (8) assurant la liaison électrique entre l'élément piézoélectrique (5) et le boîtier conducteur électrique (7) ; e) d'une membrane souple (9) obturant l'ouverture (7a) du boîtier (7). 3- Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pompe fluidique (P) est une pompe, volumétrique et occlusive, qui comporte, solidaires d'un rotor (2), des galets (1) adaptés pour écraser un tube flexible fraction circulaire (3) solidaire d'un stator (4) et qui est entraînée par un moteur piézoélectrique (M) commandé par l'unité de contrôle (U). 4- Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les liaisons fluidiques associées aux l'électrovannes (VI) à (V4) sont du type cathéter. 5- Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison fluidique associée à l'électrovanne (V5) est du type capillaire. 6- Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une unité de contrôle et de commande (U) est adaptée pour recharger une batterie de sauvegarde (B). 7- Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les micro électrovannes (VI) à (V5) sont du type 2/2, à membrane de séparation.