Brevet FR2942412A1 — publié le 20100827

MICROSTIMULATEUR CEREBRAL D'ACCESSIBILITE AISEE ET METHODE D'INSTALLATION D'UN TEL MICROSTIMULATEUR DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001]L'invention se rapporte au domaine de la stimulation cérébrale d'animaux de laboratoire et plus particulièrement au domaine des microstimulateurs haute fréquence pour la stimulation cérébrale des animaux de laboratoire. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0002] Nous connaissons dans l'état de la technique la demande de Brevet US 2006/0136007 � Deep Brain Stimulation apparatus and associated methods � présentant un dispositif de stimulation cérébrale, implanté dans le cerveau du patient et possédant des moyens d'alimentation énergétique externes. Le dispositif est alimenté par le rapprochement de la source énergétique. [0003]Nous connaissons aussi un microstimulateur ayant fait l'objet d'une publication scientifique dans le Journal of Neuroscience Method (Harnack D et al. ; 30 janvier 2008) � Continious high-frequency stimulation in freely moving rats : Development of an implantable microstimulation system �. [0004]Ce microstimulateur permet à un rat de laboratoire d'être en mouvement libre tout en étant soumis aux stimulations profondes de son cerveau. En revanche cette solution est invasive et nécessite une intervention chirurgicale traumatisante. De plus un poids de 13 grammes et un encombrement important gêne le rat de laboratoire dans ses mouvements.Cet appareillage lourd et encombrant limite grandement la mobilité de l'animal et donc les études comportementales qui en découlent. [0005] Un microstimulateur invasif engendre certains problèmes techniques importants dans le cadre d'expérimentations en laboratoire. En effet, l'implantation d'un tel dispositif engendre nécessairement un stress et des modifications comportementales pouvant influer sur l'interprétation des résultats cliniques. De plus l'accès au dispositif, pour effectuer des réglages ou des modifications, oblige à procéder à une extraction chirurgicale. Ce problème d'accessibilité s'avère particulièrement gênant. [0006] Par ailleurs les systèmes de batteries non-invasives, fonctionnant par rapprochement, en particulier par induction électromagnétique, obligent l'animal à être immobilisé le temps de la recharge. Ceci engendre un stress influant sur les résultats expérimentaux destinés à comprendre les mécanismes de stimulation cérébrale. [0007]Outre le problème du poids évoqué ci-dessus, les matériels connus sont complexes, ce qui les rend coûteux et difficiles à mettre en oeuvre. EXPOSE DE L'INVENTION [0008] L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique en apportant une solution miniaturisée, d'utilisation simple et d'autonomie de fonctionnement maximale. Une adaptabilité et un paramétrage de plusieurs données de fonctionnement sont en outre réalisées facilement selon l'invention. [0009] Pour ce faire, il est proposé, selon un premier aspect de l'invention, un microstimulateur cérébral haute fréquence d'accessibilité aisée, comportant une électrode bipolaire implantée par une extrémité dans la boîte crânienne d'un animal de laboratoire et reliée à un circuit de stimulation électronique équipé de composants, ledit circuit étant apte à fournir un signal électrique monophasique de courant constant à l'électrode. [0010]Selon l'invention, le circuit de stimulation électronique est monté de manière amovible, directement ou indirectement, sur la boîte crânienne à travers au moins deux liaisons conductrices de l'électricité, l'électrode étant reliée à ces liaisons par une deuxième extrémité et l'alimentation du circuit électronique embarquée. [0011]L'aspect amovible du circuit de stimulation permet notamment son enlèvement et/ou son remplacement de façon simple et rapide. [0012]Selon l'un des modes de réalisation de l'invention, ledit circuit de stimulation est monté sur un support solidaire de la boîte crânienne. Cet aspect rend tout changement et/ou toute manipulation dudit circuit , à la fois bénin et rapide, donc non traumatisant pour l'animal. [0013]Selon un autre aspect de l'invention, le circuit de stimulation électronique est monté par des picots, des moyens de clipsage et/ou des vis. [0014] En outre, le support lorsqu'il est présent, est solidaire de la boîte crânienne par des moyens choisis dans le groupe comprenant au moins des vis, des rivets et/ou des agrafes. [0015] Selon un mode de réalisation de l'invention, le circuit électronique est monté sur le support de sorte que les composants sont disposés à l'extérieur de l'ensemble circuit/support, le circuit et le support se faisant directement face. [0016]Conformément à un autre mode de réalisation de l'invention, le circuit électronique est monté sur le support de sorte que les composants sont disposés à l'intérieur de l'ensemble circuit/support. [0017] L'invention vise en outre une méthode d'installation d'un microstimulateur cérébral, qui comporte les étapes successives suivantes : - implantation de l'électrode dans le cerveau par une méthode stéréotaxique, - application de ciment dentaire sur la boîte crânienne afin d'y fixer l'électrode, - positionnement d'un support sur le ciment dentaire par l'intermédiaire de repères visibles de la boîte crânienne , - liaison des fils de l'électrode sur le support, - fixation du support sur ladite boîte crânienne, - fixation du circuit sur le support. [0018] Bien entendu cette méthode est relative au mode de réalisation où un support est utilisé ; dans le cas où ce support n' est pas présent, on positionne le circuit sur des clips fixés directement sur l'os crânien. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [0019] D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : - la figure 1, une vue éclatée d'un support d'un microstimulateur selon un premier mode de réalisation de l'invention; la figure 2, une vue d'un support pouvant faire partie d'un microstimulateur selon l'invention ; la figure 3, une vue éclatée d'un microstimulateur selon un mode de réalisation de l'invention ; et la figure 4, une vue éclatée d'un microstimulateur selon un autre mode de réalisation de l'invention. [0020] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION [0021]La figure 1 montre notamment deux des principaux éléments d'un microstimulateur selon l'invention, plus précisément une électrode 1 et un support 2. [0022] Préférentiellement, l'électrode 1 est de type bipolaire et est constituée d'un tube inox 10 par exemple ayant un diamètre extérieur de 0,5 mm et une longueur de 12 mm. Ces dimensions sont données à titre illustratif et sont adaptées en fonction notamment de la position dans la structure cérébrale explorée. [0023] Le tube inox 10 renferme deux fils de platine 11, 12 isolés , présentant par exemple un diamètre extérieur de 110 micromètres et un diamètre intérieur de 76 micromètres. La partie active de l'électrode se situe à l'extrémité du tube 10, constituée par la partie dénudée ( par exemple environ 200 micromètres) des fils de platine, qui dépasse en dehors du tube 10. De façon connue et préférée, on réalise une étanchéité de l'extrémité du corps de l'électrode 1 en appliquant une goutte de colle entre le tube 10 et les fils 11, 12 au niveau de l'extrémité de l'électrode qui doit être implantée dans la structure cérébrale à explorer. Ce type d'électrode est considéré comme très peu invasif car seule la partie dénudée (longue d'environ 200 micromètres) des fils 11, 12 pénètre dans la structure stimulée. [0024] L'électrode 1 peut être fixée sur la boîte crânienne par une goutte de ciment dentaire 13, ou tout autre substance apte à une telle fixation. [0025] Le support 2 par exemple en matière Epoxy, est ici équipé de trois vis 20 dépassant sur sa face inférieure (tournée vers le crâne) , de trois picots 21 dépassant sur sa face supérieure qui sont sertis et soudés sur des pastilles conductrices ( par exemple en cuivre) 22 fixées sur la face inférieure du support 2. [0026] La figure 2 montre plus précisément ladite face inférieure du support 2 et notamment les pastilles 22 qui définissent la connexion avec les fils 11, 12 de l'électrode 1, telle que visible sur cette figure. [0027] La figure 2 fait apparaître un évidement 23 au centre du support 2. Comme il sera expliqué plus en détail ci-après, l'évidement 23 permet d'introduire de l'adhésif sur la face inférieure du support 2, vers les vis fixées sous ledit support. Il permet une très bonne accessibilité lors de la fixation du support sur le crâne. [0028] Plus précisément et dans le cas où un support 2 est utilisé, celui-ci peut être fixé sur la boîte crânienne de la façon suivante : trois vis inox 7 (visibles sur la figure 1) sont vissées dans l'os crânien ; préférentiellement deux vis sur la partie antérieure du crâne et une vis sur la partie postérieure. Une couche d'une substance adhésive tel qu'un ciment dentaire,est étalée sur la surface supérieure de l'os crânien afin de solidariser les vis 7 à l'os. Puis le support 2 est positionné sur la couche d'adhésif préalablement étalée , les vis 7 étant disposées entre les vis 20. Après polymérisation de la résine adhésive, le support 2 est parfaitement ancré sur la boîte crânienne. [0029] L'évidement 23 améliore la fixation du support 2 sur le crâne en permettant de lisser l'épaisseur de la couche adhésive sur toute la surface concernée. [0030] La figure 3 illustre un mode de réalisation d'un microstimulateur comprenant, outre l'électrode 1 et le support 2, un circuit de stimulation électronique 3 monté de manière amovible sur ledit support 2. [0031 ]Des picots, des vis ou préférentiellement des moyens de clipsage 31 coopèrent avec les picots 21 ou tout autre élément mâle dépassant de la face supérieure du support 2, afin de réaliser une liaison amovible entre le support 2 et le circuit électronique 3. Avantageusement, ces moyens permettent la liaison mécanique amovible qui vient d'être décrite ainsi que le raccordement électrique de l'électrode 1 car les pastilles 22 sont électriquement reliées par la face inférieure du support 2, aux picots 21. [0032] Selon l'invention, le circuit 3 peut comprendre des moyens de transmission du signal vers l'électrode 1, un convertisseur tension/courant, un oscillateur, des moyens 32, 33, 34 pour créer et faire varier la fréquence et/ou la durée et/ou l'amplitude des impulsions transmises à l'électrode 1. [0033] Au minimum seule l'amplitude des impulsions peut varier, réduisant ainsi le nombre d'éléments sur le circuit 3. [0034] Des curseurs permettent de régler aisément chacun de ces paramètres du signal. [0035] Une alimentation embarquée 35 est en outre prévue, disposée de façon à 20 être facilement accessible et interchangeable. [0036] La disposition, la taille et l'encombrement de ces composants sont adaptés au cas d'application, en fonction notamment de la taille et de la morphologie de l'animal. On cherche dans tous les cas à miniaturiser et à alléger au maximum l'ensemble de ces composants qui constituent indubitablement une charge et un 25 encombrement additionnels pour l'animal. A l'heure actuelle, des essais ont été réalisés avec des circuits dont les dimensions sont de l'ordre de quelques centimètres. [0037]La figure 3 montre un mode de réalisation où le circuit 3 vient se placer au-dessus du support 2, les picots mâles 21 du support 2 permettant la liaison avec des picots femelles 31 qui dépassent de la face du circuit opposée à celle recevant les différents composants 32, 33, 34, 35. [0038] La figure 4 montre un autre mode de réalisation de l'invention selon lequel les picots 31 et les différents composants 32, 33, 34, 35 constituant le circuit électronique 3 dépassent de la même face dudit circuit 3. Cet arrangement permet un encombrement réduit vis-à-vis du mode de réalisation selon la figure 3, notamment en ce qui concerne la hauteur de cet ensemble. Ainsi, le centre de gravité de cet ensemble est plus proche du crâne de l'animal porteur ce qui induit une gêne moins importante et un confort supplémentaire pour l'animal. [0039] Dans tous les cas, le circuit de stimulation électronique 3 étant monté de manière amovible et étant facilement accessible, on aboutit à une bonne tolérance par l'animal. [0040] En outre une résine d'enrobage souple (non visible) peut être prévue autour des composants du circuit électronique 3 afin de les protéger des chocs, de l'oxydation et autres dommages. [0041]La présente invention peut être utilisée sur des animaux tels que des rats, souris, singes. En fonction de leur morphologie, de leurs comportements et des protocoles expérimentaux, la taille du microstimulateur selon l'invention peut varier, de même que les caractéristiques des signaux appliqués. [0042] Par ailleurs dans un mode de réalisation miniaturisé, il est envisageable d'utiliser un circuit intégré dédié et constitué de nano-composants. [0043] Dans le cadre d'études prédéfinies, il est envisageable sans sortir du cadre 25 de l'invention de supprimer les éléments de réglage du courant. Ceci permet de réduire à la fois le coût et les dimensions du microstimulateur. REVENDICATIONS1. Microstimulateur cérébral haute fréquence d'accessibilité aisée, comportant une électrode bipolaire (1) renfermant deux fils conducteurs d'électricité (11, 12) et implantée par une extrémité dans la boîte crânienne d'un animal de laboratoire et reliée par son autre extrémité et par l'intermédiaire desdits fils à un circuit de stimulation électronique (3) équipé de composants ( 32, 33, 34, 35) apte à fournir un signal électrique monophasique de courant constant à l'électrode (1) caractérisé en ce qu'il comprend un support (2) permettant un montage amovible du circuit de stimulation électronique (3) sur ladite boîte crânienne . 2. Microstimulateur cérébral selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'alimentation (35) dudit circuit de stimulation électronique (3) est embarquée. 3. Microstimulateur cérébral selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de montage amovible du circuit de stimulation électronique (3) sont constitués par des picots, des moyens de clipsage (31) et/ou des vis. 4. Microstimulateur cérébral selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (7) de solidarisation du support (2) à la boîte crânienne choisis dans le groupe comprenant au moins trois vis, des rivets et/ou des agrafes. 5. Microstimulateur cérébral selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit électronique (3) est monté sur le support (2) de sorte que les composants (32, 33, 34, 35) sont disposés à l'extérieur de l'ensemble circuit/support, le circuit et le support se faisant directement face. 6. Microstimulateur cérébral haute fréquence d'accessibilité aisée selon l'une quelconque des revendications) à 3, dans lequel le circuit électronique (3) est monté sur le support (2) de sorte que les composants sont disposés à l'intérieur de l'ensemble circuit/support.