Brevet FR3129824A1 — publié le 20230609

SYSTEME DE STIMULATION ET DE MESURE DISTRIBUE SUR UN BUS La présente invention concerne un système de stimulation apte à être implanté dans une personne et comprenant plusieurs éléments distribués reliés par un bus filaire comprenant un fil d’énergie, un fil de données et un fil de référence. Figure de l’abrégé : Fig. 1 SYSTEME DE STIMULATION ET DE MESURE DISTRIBUE SUR UN BUS DOMAINE DE L’INVENTION La présente invention concerne les systèmes de stimulation implantés, en particulier les architectures des réseaux de communication implantés assurant l'interconnexion de dispositifs médicaux implantables actifs dont les fonctions sont centrées sur la stimulation, la mesure et le contrôle. ÉTAT DE LA TECHNIQUE L’amélioration de la qualité de vie des personnes atteintes de perte de motricité ou de capacités sensorielles – suite à un traumatisme, médullaire ou cervical par exemple, ou suite à une autre affectation, sclérose en plaque ou ondine par exemple – est un défi. Les technologies de stimulation électrique fonctionnelle, destinées à provoquer, inhiber ou moduler un message nerveux afin de restaurer les fonctions motrices ou sensorielles ont été largement explorées. Mais de nombreuses difficultés demeurent pour obtenir des systèmes de stimulation implantés performants. En particulier, un système de stimulation implanté peut nécessiter la mise en réseau de plusieurs unités : de commande, de stimulation, éventuellement de mesure. Ces unités doivent échanger entre elles des informations. Ces unités doivent aussi être alimentées en énergie. Enfin, les contraintes d’implantation dans le corps d’un patient -ou de placement dans un orifice naturel – conduisent à limiter l’encombrement des unités et imposent un contrôle des charges et courants électriques échangés entre les unités et qui ne doivent pas fuir dans le milieu intra corporel de la personne équipée du système de stimulation implanté. Un but de l’invention est donc de proposer un système de stimulation conçu pour être implanté partiellement ou en totalité et permettant de transférer énergie et informations entre plusieurs unités, tout en évitant les courants électriques indésirables. RÉSUMÉ L’invention concerne donc un système de stimulation apte à être implanté dans une personne comprenant : des éléments distribués comprenant : un contrôleur comprenant un module d’émission d’énergie et un module d’émission/réception de données ; et au moins une unité distante comprenant au moins un module de récupération d’énergie et au moins un module d’émission/réception de données ; un bus filaire reliant tous les éléments distribués, ledit bus comprenant : un fil de référence commune reliant tous les éléments distribués ; un fil d’énergie connecté via une capacité de couplage au module d’émission d’énergie du contrôleur ; et connecté directement aux modules de récupération d’énergie de la ou des unités distantes ; et un fil de données connecté via une capacité de couplage à chacun des modules d’émission/réception de données de tous les éléments distribués. Dans un mode de réalisation, la ou les unités distantes sont choisies parmi des unités de stimulation, des unités de mesure et des unités mixtes de stimulation et de mesure. En particulier, le système de stimulation comprend au moins deux unités de stimulation et au moins une unité de mesure. Dans un mode de réalisation, au moins une unité distante comprend en outre au moins une électrode configurée pour être en contact avec le milieu intra corporel. Dans un mode de réalisation, chaque module de récupération d’énergie est secondé par un module d’équilibrage de charge. Dans un mode de réalisation, le bus filaire comprend un fil de réserve. Dans un mode de réalisation, la ou les unités distantes comprennent chacune un interrupteur normalement fermé entre le fil de référence commune et le fil de réserve. L’invention concerne aussi une méthode de mesure de signaux physiologiques par un système de stimulation présenté ci-dessus comprenant : la connexion au fil de référence commune d’une électrode d’une unité distante en contact avec le milieu intra corporel; et la mesure par le contrôleur du signal entre le fil de référence commune et un contact milieu IC du contrôleur. L’invention concerne aussi une méthode de mesure d’impédance de contact d’une électrode d’un système de stimulation présenté ci-dessus comprenant : la connexion au fil de référence commune d’une électrode d’une unité distante en contact avec le milieu intra corporel; l’injection par un contact milieu intra corporel du contrôleur d’un courant dans le milieu intra corporel ; et la mesure par le contrôleur de la tension entre le fil de référence commune et le contact milieu IC du contrôleur. L’invention concerne aussi une méthode de détection de défauts d’un système de stimulation présenté ci-dessus comprenant : l’injection par le contrôleur d’un courant dans le fil d’énergie ou le fil de données ou le fil de réserve ; et la mesure par le contrôleur de la tension entre le fil de référence commune et le fil dans lequel a été injecté le courant. DÉFINITIONS Dans la présente invention, les termes ci-dessous sont définis de la manière suivante : “ connexion directe ” concerne la mise en contact de deux circuits électriques sans capacité de couplage “ connexion via une capacité de couplage ” concerne la mise en contact de deux circuits électriques par l’intermédiaire d’une capacité de couplage en série, dont le but est ici de limiter les injections de charge dans le dispositif implanté et dans le milieu intra corporel. “ contact milieu IC ” concerne un contact électrique d’une unité distribuée – contrôleur ou unité distante – avec le milieu intra corporel immédiatement voisin. “ interrupteur normalement fermé ” concerne un interrupteur commandé qui est passant – fermé – en l’absence de tension de commande. Un tel interrupteur placé dans une unité distante est donc passant lorsque l’unité distante n’est pas active – alimentée en énergie. Les interrupteurs normalement fermés peuvent être des switches à base de MOSFETs de type "Depletion-Mode", des montages à base de J-FETS qui sont des "Depletion Mode Devices" ou des micro-relais par exemple. “ référence commune ” concerne un potentiel électrique qui est commun à tous les éléments distribuées – contrôleur ou unité distante. Ce potentiel est partagé par le fil de référence commune. Chaque élément distribué contient donc un point dont le potentiel électrique est le même que dans les autres éléments distribués. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES La représente un système de stimulation comprenant un contrôleur, trois unités distantes – deux unités de stimulations et une unité de mesure – comprenant chacune une électrode. La représente schématiquement un contrôleur. La représente schématiquement une unité distante. La représente schématiquement la configuration du système de stimulation pour la méthode de mesure de signaux physiologiques. La représente schématiquement la configuration du système de stimulation pour la méthode de mesure d’impédance de contact d’une électrode. La représente schématiquement la configuration du système de stimulation pour la méthode de détection de défauts d’un système de stimulation. La représente schématiquement un module de récupération d’énergie d’une unité distante du système de stimulation. La représente schématiquement un module d’équilibrage de charge. Sur toutes les Figures, les traits pointillés représentent des fonctions de contrôle d’un élément sur un autre ; les flèches indiquent le sens de transmission du signal : contrôle, données ou énergie. Système de stimulation (1) apte à être implanté dans une personne comprenant : des éléments distribués comprenant : un contrôleur (2) comprenant un module d’émission d’énergie (21) et un module d’émission/réception de données (31) ; et au moins une unité distante (3) comprenant au moins un module de récupération d’énergie (22) et au moins un module d’émission/réception de données (31) ; un bus filaire (4) reliant tous les éléments distribués, ledit bus comprenant : un fil de référence commune (10) reliant tous les éléments distribués ; un fil d’énergie (20) connecté via une capacité de couplage au module d’émission d’énergie du contrôleur (21) ; et connecté directement aux modules de récupération d’énergie (22) de la ou des unités distantes (3) ; et un fil de données (30) connecté via une capacité de couplage à chacun des modules d’émission/réception de données (31) de tous les éléments distribués. Système de stimulation (1) selon la revendication 1 , dans lequel la ou les unités distantes (3) sont choisies parmi des unités de stimulation, des unités de mesure et des unités mixtes de stimulation et de mesure. Système de stimulation (1) selon la revendication 2 , comprenant au moins deux unités de stimulation et au moins une unité de mesure. Système de stimulation (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 , dans lequel au moins une unité distante (3) comprend en outre au moins une électrode (50) configurée pour être en contact avec le milieu intra corporel. Système de stimulation (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 , dans lequel chaque module de récupération d’énergie (22) est secondé par un module d’équilibrage de charge (7). Système de stimulation (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 , dans lequel le bus filaire (4) comprend un fil de réserve (40). Système de stimulation (1) selon la revendication 6 , dans lequel la ou les unités distantes (3) comprennent chacune un interrupteur normalement fermé (41) entre le fil de référence commune (10) et le fil de réserve (40). Méthode de mesure de signaux physiologiques par un système de stimulation (1) selon l’une quelconque des revendications 4 à 7 comprenant : la connexion au fil de référence commune (10) d’une électrode (50) d’une unité distante (3) en contact avec le milieu intra corporel; et la mesure par le contrôleur (2) du signal entre le fil de référence commune (10) et un contact milieu IC du contrôleur (2). Méthode de mesure d’impédance de contact d’une électrode (50) d’un système de stimulation (1) selon l’une quelconque des revendications 4 à 7 comprenant : la connexion au fil de référence commune (10) d’une électrode (50) d’une unité distante (3) en contact avec le milieu intra corporel; l’injection par un contact milieu intra corporel du contrôleur (2) d’un courant dans le milieu intra corporel ; et la mesure par le contrôleur (2) de la tension entre le fil de référence commune (10) et le contact milieu IC du contrôleur (2). Méthode de détection de défauts d’un système de stimulation (1) selon l’une quelconque des revendications 6 à 7 , comprenant : l’injection par le contrôleur (2) d’un courant dans le fil d’énergie (20) ou le fil de données (30) ou le fil de réserve (40) ; et la mesure par le contrôleur (2) de la tension entre le fil de référence commune (10) et le fil dans lequel a été injecté le courant.