FR 2006030 A1 19691219 FR 6909058 A 19690403 69 09058 i 2006030 La présente invention concerne des entraîneurs "à la demande" t elle concerne plus particulièrement un entraîneur pour lequel la production d'une ou plusieurs impulsions n'est pas susceptible d'être inhibée par erreur. 5 Le brevet des Etats-Unis d'Amérique No. 3.345.990 du ÎO octobre 1967 décrit un entraîneur "à la demande" qui ne fournit des impulsions stimulatrices au coeur du patient qu'en l'absence de battements naturels du coeur. S'il ne manque qu'un seul battement naturel du coeur, une seule impulsion électrique sera pro-10 duite. S'il manque plus d'un battement naturel du coeur, un nombre égal d'impulsions électriques sera produit. Quel que soit le nombre de stimuli électriques produit, ils se produisent avec entre eux et à partir du dernier battement naturel du coeur un décalage temporel essentiellement égal à ce qu'il serait s'ils 15 étaient tous des battements naturels du coeur. L'appareil est arrangé normalement pour produire des impulsions électriques avec des décalages temporels déterminés, au rythme des battements naturels du coeur. Lors de la détection d'un batta—nt naturel du coeur, le stimulus électrique suivant, qui 20 attrait été autrement produit, est inhibé. Au même moment, l'appareil redémarre son cycle de telle sorte que l'impulsion électrique suivante sera produite (s'il en est besoin) après l'interval temporel prédéterminé, prenant son départ avec le battement de coeur venant d'être détecté. Il en résulte un fonctionnement "intégré", 25 c'est-à-dire une coopération des battements naturels du coeur et des impulsions de stimulation, avec exclusion mutuelle. Cependant, d'autres signaux peuvent, tout comme un batte- . ment naturel du coeur, inhiber la production d'une impulsion. Le brevet susmentionné, de même que la présente invention, s'appli-30 queront aussi bien aux entraîneurs implantables qu'aux entraîneurs externes. Dans ce dernier cas, 1'équipement supplémentaire de l'hôpital, utilisé conjointement avec l'entraîneur, peut produire des signaux suffisamment puissants pour être captés par l'entraîneur et être traités comme les signaux qui sont détectés en consé-35 quence. d'un battement naturel du coeur. De même, un patient muni d'un entraîneur inplantable peut se trouver dans un environnement où il existe de puissants signaux électriques, tels que" de l'énergie diffuse à 60 Hz. Dans les deux cas, les signaux de "bruit" 69 09058 2 2006030 peuvent inhiber erronément la production d'impulsions artificielles si l'entraîneur traite les signaux de bruit couine ceux détectés du fait de battements naturels du coeur. Le but principal de l'invention est d'éviter l'inhibition 5 erronée de la production d'une ou plusieurs impulsions du fait de signaux parasites. Ceux qui s'y connaissent en la matière reconnaissent généralement qu'il est préférable de distinguer le complexe QRS d'un électrocardiograimne des ondes P et T dans le but de détecter un ÎO battement naturel du coeur. En réalité, en ce qui concerne les entraîneurs implantables, c'est 1'électrogramoe cellulaire dans le voisinage des électrodes qui est important, et non pas 1*électrocardiogramme superficiel, puisque l'entraîneur répond aux signaux électriques produits par les cellules voisines des électro-15 des. L'électrogramme cellulaire est généralement très différent de 1'électrocardiogramme superficiel. Ce dernier est l'intégrale de tous les électrogrammes cellulaires produits par un battement du coeur. Comme les différentes cellules produisent leur signaux à des moments différents pendant chaque battement du coeur, 1'inté-20 grale (électrocardiogramme) est sous beaucoup d'aspects différente d'un électrogramoe cellulaire isolé. Cependant, 1'électrograwne cellulaire présente, tout comme 1'électrocardiogramme, une impulsion nettement croissante. C'-est 11 impulsion nettement croissante de l'électrogramme qui est le meilleur indice d'un battement na-25 turel du coeur. Bien que l'on se réfère ci-dessous au complexe QRS d'un électrocardiogramme, il ne faut pas oublier que, en ce qui concerne les électrodes implantées dans le coeur du patient, c'est l'impulsion nettement croissante de l'électrogramme cellulaire qui est importante. C'est devenu une habitude dans cette 30 technique de porter attention au complexe QRS de 1'électrocardiogramme plutôt qu'à l'électrogramme cellulaire isolé, principalement parce que l'onde R de 1"électrocardiogramme correspond pour l'essentiel à l'impulsion nettement croissante de l'électrogramme cellulaire. 35 On a suggéré, dans la technique antérieure, de fournir un circuit accordé relié aux électrodes pour faire une distinction entre le complexe QRS d'une part et les signâtes parasites d'autre part. Ces signaux parasites tombent dans deux catégories princi 69 09058 3 2006030 pales. Premièrement, il y a les ondes P et T de l'électrocario-gramme (ou les fonctions non-échelon de l'électrogramme cellulaire) gui ne sont pas les meilleurs indices d'un battement naturel du coeur et ne devraient de préférence pas être utilisées 5 pour inhiber le fonctionnement de l'entraîneur. En second lieu, il peut y avoir des signaux diffus, spécialement des signaux dif-fis, à 60 Hz. Les fréquences dominantes de l'électrogramme cellulaire et plus particulièrement celles qui appartiennent à la fonction échelon, se situent dans la gamme 20-30 Hz. Bien qu'un 10 filtre puisse différencier des signaux se trouvant dans cette ganne, il est excessivement difficile de fournir un filtre ayant une sélectivité suffisante pour éliminer les signaux à 60 Hz. En utilisant de tels seuls, il est excessivement difficile de faire disparaître complètement les effets indésirables des s ig-15 naux diffus à 60 Hz; c'est-à-dire que ces signaux peuvent bloquer 11entraîneur même en l'absence de battements naturéls du coeur. Selon les principes de l'invention, il est prévu un interrupteur qui, lorsqu'il est activé en réponse à un battement na-20 turel du coeur, arrête pour un cycle le mécanisme de production des impulsions. Si l'interrupteur n'est pas activé, c'est-à-dire si le coeur ne bat pas naturellement, le mécanisme producteur d'impulsions continue à fonctionner. On alimente l'interrupteur avec des impulsions unipolaires, non avec des signaux alternatifs. 25 Le battement naturel du coeur fait que ces impulsions unipolaires arrivent à l'interrupteur à un rythme typique de 72 par minute. Des signaux diffus à 60 Hz, après redressement, font que des impulsions similaires arrivent à l'interrupteur à un rythme de 120 par seconde. Pour que le dispositif fonctionne convenablement, l'in-30 terrupteur devrait être inhibé pour ces derniers signaux. L'interrupteur lui-même comprend une première résistance reliée en série avec une combinaison en parallèle d'une seconde résistance et d'un condensateur qui est reliée en courant alternatif à la porte d'un transistor. Chaque impulsion de courant four-35 nie à l'interrupteur circule à travers la première résistance pour charger le condensateur. Lorsque 1'impulsion se termine, le condensateur ie décharge à travers la seconde résistance. Si les seuls impulsions fournies à l'interrupteur résultent de battements 69 09058 4 2006030 naturels du coeur, le condensateur reçoit des impulsions de charge à un rythme légèrement supérieur à une par seconde. Entre les impulsions, le condensateur se décharge. Les variations de tension aux bornes du condensateur sont suffisantes pour allumer le tran-5 sistor et inhiber les impulsions de stimulation du coeur. Par conséquent, chaque battement naturel du coeur fait que le condensateur se charge puis se décharge, et la variation de tension est suffisante pour inhiber la production de l'impulsion suivante. Cepèndant, les 120 impulsions par seconde qui sont four-10 nies au condensateur par le redressement des signaux diffus à 60 Hz se produisent si rapidement que le condensateur ne peut se décharger de façon appréciable entre les impulsions. Par conséquent, la charge du condensateur reste pratiquement à sa valeur maximum lorsque des signaux diffus à 60 Hz sont détectés. Comme la variais tion de tension aux bornes du condensateur est négligeable et que c'est la variation de tension qui, à cause du couplage en courant alternatif, actionne la porte du transistor pour arrêter le mécanisme producteur d'impulsions, l'on voit que ce mécanisme n'est pas arrêté. L'entraîneur fonctionne suivant le mode libre. 20 Comme le condensateur reste pratiquement à sa charge maximum tant que les signaux à 60 Hz sont reçus, les impulsions fournies au condensateur du fait de battements naturels du coeur n'ont pas d'effet le condensateur reste essentiellement à sa charge complète même sans ces impulsions. Donc, aussi longtemps que les signaux 25 diffus à 60 Hz sont -re$us, les battements naturels du coeur n'ont pas d'effet pour arrêter le fonctionnement de l'entraîneur. Il existe un autre type de signaux indésirables, vis-à-vis desquels il fait se protéger: les impulsions RF. Les signaux RF (ondes sinusoïdales), s'ils arrivent d'une façon quelconque à 30 l'entraîneur, maintiennent le condensateur chargé tout comme les signaux diffus à 60 Hz. Plus élevée est la fréquence des signaux diffus, plus élevé est le rythme des impulsions fournies au condensateur. Le condensateur a même moins de temps pour se décharger entre des impulsions et l'entraîneur fonctionne suivant le 35 mode libre. Cependant, il existe de nombreux cas dans lesquels il se produit une seule impulsion RP, par exemple lors de la mise en marche de l'allumage d'une voiture. Une impulsion de ce type se produit souvent de façon isolée et sera de ce fait suffisante 69 09058 5 2006030 pour charger le condensateur qui se déchargera ensuite, et, se faisant, elle inhibe la production d'une impulsion requise. Selon les principes de la présente invention, des impulsions RF étroites de ce type sont inefficaces pour inhiber la pro-5 duction d'une impulsion. Cn se rappelera que le condensateur se charge à travers une première résistance. La constante de temps du circuit de charge est telle que, pour une impulsion étroite, le condensateur ne se charge pas de façon appréciable jusqu'au moment où l'impulsion se termine; il n'existe pas de variations 10 de tension aux bornes du condensateur, et le fonctionnement ce l'entraîneur n'est pas affecté. Un autre aspect de la présente invention concerne l'étage de sortie ou de production des impulsions, de l'entraîneur. C'est devenu courant dans la technique de prévoir un condensateur 15 qui se charge entre les impulsions, sa charge étant utilisée pour produire chaque impulsion, comme requis. Dans la présente invention, on utilise un tel condensateur dans le même but. Cependant, le condensateur est incorporé dans un circuit de telle sorte que l'on obtient un grand nombre d'avantages. 20 Entre les deux électrodes, il existe un circuit série com prenant un condensateur et un interrupteur à transistor. Entre les impulsions, le condensateur se charge à la tension de la batterie comprise dans l'unité. Dans la technique antérieure, l'impulsion de courant amenée aux électrodes passait dans de nombreux cas à 25 travers la batterie. Ceci est désavantageux en ce que, alors que la tension de la batterie peut ne pas varier dans une grande mesure, l'impédance de la batterie peut varier. Si l'impulsion de courant traverse la batterie, son amplitude variera avec le temps. Par contre, dans la présente invention, le condensateur est tou-30 jours chargé à la même tension et, lorsqu'il se décharge, le courant ne circule pas à travers la batterie. Au lieu de ceci, il passe à travers un interrupteur à transistor essentiellement court-circuité. Par conséquent, l'amplitude des impulsions de courant délivrées aux électrodes varie très peu. 35 Le condensateur sert également dans la capacité d'un "éta ge survolteur". Dans un entraîneur typique de la technique antérieure, approximativement 90 % de la dissipation d'énergie résultent de la charge du condensateur de sortie et de sa décharge sub 69 09058 6 2006030 séquente. Dans le cas où une impulsion n'est pas requise, le condensateur était déchargé à travers une charge morte. Il est ensuite rechargé avant le cycle suivant pour préparer une impulsion si elle est requise. Ceci est très dispendieux en ce que, pendant 5 les périodes où le coeur du patient fonctionne normalement, le condensateur dissipe toujours 90 % de Ieénergie totale alors qu'il n'en est pas besoin. Dans la présente invention cependant, le condensateur une fois chargé reste dans cet état jusqu'à ce qu'il soit court-circuité à travers l'interrupteur à transistor 10 et les électrodes. Bien que l'entraîneur comprenne de nombreux transistors conduisant qui fonctionnent même lorsque le coeur bat normalement, le transistor reliant le condensateur aux électrodes est normalement non conducteur. Il conduit uniquement lorsqu'il est nécessaire de fournir une impulsion au coeur. Par conséquent, 15 l'énergie emmagasinée dans le condensateur de sortie n'est pas dissipée lors des cycles dans lesquels une impulsion n'est pas requise. Au lieu de ceci, le condensateur reste chargé jusqu'à ce qu'une impulsion soit requise. La dissipation d'énergie moindre permet une durée de vie beaucoup plus longue pour l'entraî-20 neur et un allongement de la période entre les implantations. L'entraîneur de la présente invention a également une durée de vie de stockage supérieure, ce qui veut dire que les batteries qu'il comprend ne s'usent pas dans une trop grande mesure entre la fabrication et l'implantation. Si l'on se rappelle que 25 le circuit de décharge du condensateur traverse les électrodes, il apparaît que le condensateur ne peut se décharger lorsque l'unité est stockée et que les électrodes sont en circuit ouvert, même lorsque 18 interrupteur à transistor du circuit de sortie conduit pendant chaque cycle. Donc, l'unité peut être fabriquée 30 pour avoir une curée de vie de stockage plus longue. C'est une caractéristique de la présente invention de distinguer entre le complexe QRS et les ondes P et T dans le signal détecté d'un battement de coeur, pour contrôler l'inhibition de la production d'une impulsion. 35 C'est une autre caractéristique de la présente invention ce fournir un condensateur à 11 entrée du circuit supprimant les ~ impulsions, le condensateur étant chargé par des impulsions uni-polaires et étant déchargé à la fin de chaque impulsion; la con- 69 09058 7 2006030 stante de temps de décharge du condensateur est telle qu'il ne se développe à ses bornes une variation de tension suffisante pour inhiber la production d'une impulsion que lorsque les impulsions unipolaires se produisent à un rythme voisin du rythme naturel 5 des battements du coeur. C'est une autre caractéristique de la présente invention de charger le condensateur par des impulsions unipolaires à travers une résistance de valeur suffisante pour que des impulsions RF ne le chargent que de façon négligeable. 10 C'est encore une autre caractéristique de la présente invention de fournir un condensateur d'accumulation en série avec les électrodes de sortie et un interrupteur à transistor, le condensateur étant chargé entre les cycles par la batterie d'alimentation et étant déchargé uniquement lorsque les électrodes 15 sont interconnectées et que l'interrupteur à transistor est fermé. D'autres aspects, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront de la description détaillée donnée ci-dessous■et des dessins annexés sur lesquels: La Figure 1 représente schématiquement un mode de réali-20 sation de l'invention, et La Figure 2 représente un électrocardiogramme produit par le coeur durant un battement de coeur normal. L'entraîneur, à l'exclusion des circuits de discrimination de fréquences et de rythmes, peut être mieux compris en con-25 sidérant d'abord le circuit situé à la droite de l'interrupteur S de la Figure 1. Le condensateur 65 est initialement chargé, par un courant venant des batteries 3, 5 et 7 à travers une résistance 59, les bornes El et E2, et le coeur du patient, en un temps beaucoup plus court que l'intervalle séparant les battements 30 de coeur successifs. La résistance 59 est suffisamment faible pour permettre une charge rapide du condensateur 65, mais elle est suffisamment élevée pour éviter un affaiblissement significatif du signal détecté aux bornes El et E2, ces bornes étant reliées aux électrodes implantées. Lorsque le transistor T9 est 35 amené en conduction, le condensateur se décharge à travers lui, un courant circulant du condensateur à travers le circuit collec-teur-émetteur du transistor, la borne E2, un câble, une électrode, le coeur lui-même, l'autre électrode et un autre "câble de retour 69 09058 8 2006030 vers la borne El. La décharge du condensateur 65 à travers les électrodes constitue l'impulsion pour commander le battement de coeur si c'est nécessaire. Dès que le transistor T9 cesse de conduire, le condensateur 65 se charge une nouvelle fois pour prépa-5 rer le cycle suivant. Le condensateur sert simplement de source de courant lorsqu'une impulsion est nécessaire. Le condensateur 65 n'est pas impliqué dans les différentes successions de contrôles utilisées pour contrôler la production sélective d'impulsions. Le condensateur se charge toujours à la tension maximum 10 de la batterie. Comme il se décharge à travers un interrupteur à transistor essentiellement court-circuité, l'amplitude des impulsions ne varie pas lorsque l'impédance de la batterie augmente avec l'âge. 11 n'y a non plus aucune perte d'énergie entre la fabrication et l'implantation, bien que le transistor T9 soit amené 15 en conduction durant chaque cycle; tant que les électrodes sont en circuit ouvert, le condensateur 65 ne peut se décharger. Le condensateur 65 se charge et se décharge à travers le coeur de telle sorte que le courant continu moyen traversant les électrodes en provenance de l'entraîneur est nul. Autrement» des 20 phénomènes électrolytiques dans les cellules cardiaques pourraient dissoudre les électrodes. Les transistors T7 et T8, connectés come représenté sont les équivalents d'un thyristor conventionnel. Tous les deux sont normalement non conducteur. Lorsque l'électrode émetteur du tran-25 sistor T7 devient suffisamment positive, les transistors conduisent et un courant circule à travers le circuit émetteur du transistor T8. Le courant continue à circuler jusqu'à ce que le potentiel à l'émetteur du transistor T7 tombe sous une valeur prédéterminée. 30 Le transistor T9 est un simple amplificateur de courant qui est normalement non conducteur. Lorsque le transistor T8 conduit, cependant, le courant émetteur circulant à travers les résistances 61 et 63 fait augmenter le potentiel de la base du transistor T9. A ce moment, le transistor T9 est polarisé pour condui-35 re et le condensateur 65 peut se décharger à travers lui, comme décrit plus haut. L'appareil peut être utilisé suivant un mode "libre", c'est-à-dire que les impulsions peuvent être produites à un ryth 69 09058 9 2006030 me de 72 par minute, par exemple, indépendamment de l'existence de battements naturels du coeur. Dans un tel cas, l'interrupteur S est fermé et la base du transistor T6 est reliée à la borne négative de la batterie 3. Le transistor T6 reste de ce fait au eut-5 c-ff. Les impulsions transmises à travers le condensateur 53 (ué-crit plus loin) sont eourt-circuitées par l'interrupteur et n'arrivent pas au transistor. Au aépart, le condensateur 57 est déchargé et les transistors T7 et T8 sont non conducteur. Un courant circule des batteries 3, 5 et 7 à travers les résistances 35 et 10 37, le condensateur 57 et les résistances 61 et 63. Le courant dans les résistances bl et 63 est insuffisant pour amener le transistor T9 en conduction. Au fur et à mesure que le condensateur se charge, le potentiel de la jonction du condensateur et de la résistance 3 7 augmente. Donc, le potentiel ce l'émetteur du tran-15 sistor T7 augmente. Eventuellement, le potentiel est suffisant pour déclencher l'oscillateur à relaxation composé des transistors T7 et 78. Le condensateur 57 se décharge à travers la résistance 37 et ces deux transistors. Au même moment, un courant circule des batteries 3 et 5 à travers le circuit collecteur- émet-20 teur du transistor T8 et les résistances 61 et 63. Le transistor T9 conduit et le condensateur 65 se décharge à travers lui pour donner une impulsion au coeur. Dès que le condensateur 57 s'est suffisamment déchargé et que le potentiel de l'émetteur du transistor T7 est tombé à une valeur suffisamment faible, tous les 25 transistors T7, TS et T9 cessent de conduire et l'impulsion se termine. Le condensateur 65 se recharge immédiatement et le condensateur 57 commence à se charger une nouvelle fois pour préparer 1'impulsion suivante. La période de charge du condensateur 57, c'est-à-dire 30 l'intervalle entre impulsions, est déterminée par la valeur du condensateur et la valeur des résistances 35, 37, 61 et 63. Les résistances 37, 61 et 63 sonttrès petites par rapport à la résistance 35. Par conséquent, c'est la valeur de la résistance 35 qui détermine l'intervalle entre impulsions. Lorsque la valeur de la 35 résistance 35 est ajustée, le rythme ces impulsions varie. De même, il peut être souhaitable d'ajuster la largeur de chaque impulsion délivrée au coeur. Le condensateur 57 se décharge à travers la résistance 3 7 et les transistors T7 et T8. La 69 09058 10 2006030 largeur de l'impulsion fournie par le condensateur 65 est déterminée par le temps de décharge du condensateur 57, c'est-à-dire la période oe temps pendant laquelle les transistors T7 et TO conduisent et amènent de ce fait le transistor T'3 en conduction. 5 h'n taisant varier la valeur de la résistance 37, on peut ajuster la largeur de chaque impulsion, i-ans le cas d'un entraîneur i»i-plantable, les valeurs des résistances 35 et 37 devraient être réglées avant d'implanter l'appareil dans le patient. Lorsque l'interrupteur S est ouvert, c'est-à-dire lorsque 10 l'entraîneur doit fonctionner suivant le mode "à la demande", il se produira le mâme type d'opération à cycles libres lorsqu'il n'y aura pas de signal d'entrée à la base du transistor T6, à travers le condensateur 53. Le transistor T6 restera non conducteur et n'affectera pas la charge du condensateur 57. Cependant, lors-15 que l'interrupteur S est ouvert, les impulsions transmises à travers le condensateur 53 ne sont pas court-circuitées par l'interrupteur et éloignées du circuit base-émetteur du transistor T6. Lorsque l'interrupteur est ouvert, chaque impulsion transmise à travers le condensateur 53 vers la base du transistor T6 fait con-20 uuire celui-ci. Le condensateur 57 se décharge à travers le circuit collecteur- émetteur du transistor. Dans ce cas, le cycle est interrompu et le potentiel de la jonction du condensateur 57 et de la résistance 37 n'augmente pas au point c'amener les transistors T7 et TO en conduction. Lorsque l'appareil fonctionne "à la 25 demande", chaque battement naturel du coeur fait qu'une impulsion est transmise à travers le condensateur 53 pour faire conduire le transistor T6. Le transistor T6 conduit pour décharger le condensateur 57 juste avant le moment où le condensateur 57 déclencherait les transistors T7 et T8 et se déchargerait à travers eux 30 pour commander la production d'une impulsion. Après que le condensateur 57 s'est déchargé à travers le transistor T6, celui-ci cesse de conduire. Le condensateur conaen- > ce alors a se charger une nouvelle fois. Le nouveau cycle commence ^ immédiatement après l'arrivée du dernier battement naturel eu 2 fi) 35 coeur de telle sorte que l'impulsion suivante, si elle est néces- 2 saire, sera produite immédiatement après que le battement naturel f suivant ou coeur aurait dû être détecté, si le coeur fonctionnait convenablement » 69 09058 ii 2006030 C'est la fonction du circuit situé à la gauche de l'interrupteur S de détecter la fonction échelon d'un électrogramme cellulaire produit par un battement naturel du coeur, à l'exclusion d'autres signaux indésirées, et, en réponse à celle-ci, d'appli-5 quer une impulsion positive à la base du transistor T6 en vue d'interrompre le cycle de charge du condensateur 57. Le battaient naturel du coeur produit des signaux électriques qui caractérisent les stades successifs de la production de chaque battement du coeur. Un coeur battant à un rythme normal 10 ou sinusoïdal produit des signaux électriques identifiés de façon conventionnelle peu: les ondes P, Q, R, S et T, comme représenté à la Figure 2. Comme décrit plus haut, un tel électrocardiograxsme est l'intégrale de nombreux électrograimoes cellulaires se reproduisant à des moments différents. Cependant, l'onde R de l'élec-15 trocardiograame, qui se rapproche d'une fonction échelon, provient principalement des fonctions échelons individuelles dans les élec-trogrmwi: s cellulaires et caractérise une contraction du ventricule du coeur. On a trouvé que se sont les pointes R qui fournissent la meilleure indication d'un battement naturel du coeur. XI 20 est de ce fait devenu courant dans la technique de distinguer entre le complexe QRS d'une part et les ondes P et T d'autre part en vue de détecter un battement naturel du coeur. En utilisant les techniques de l'analyse harmonique, on peut montrer que la pointe R se compose principalement de fré-25 quences situées;- dans la zone 20-30 Hz. Les ondes P et T se composent en majeure partie de fréquences inférieures- Pour éviter une mise en conduction du transistor T6 par les ondes P et Tf on prévoit différents filtres dans le circuit pour éliminer les fréquences inférieures à 20 Hz. Bien sûr, il est avantageux de pré-30 voir des filtres supplémentaires pour éliminer les fréquences supérieures à 30 Hz et particulièrement les signaux à une fréquence de 60 Hz. De tels filtres sont incorporés dans l'entraîneur représenté à la Figure 1, bien que l'on ait trouvé que ces filtres ne sont pas totalement efficaces pour éviter la mise en conduction 35 du transistor T6 par des signaux diffus à 60 Hz. Pour cette raison, bien que différents filtres soient associés aux étages amplificateurs T1 et T2, on prévoit un circuit discriminateur de rythmes, (comprenant les transistors T3, T4 et 15, les résistan 09058 12 2006030 ces 45 et 57 et les condensateurs 49 et 53) pour éviter la mise en conduction du transistor 56 par des signaux diffus à 60 Hz. Ce circuit discriminateur de rythmes sera décrit plus loin après que l'on ait considéré le circuit discriminateur de fréquences. 5 Le transistor Tl est normalement conducteur, son émetteur étant relié par une résistance 19 et un conducteur 9 à la borne négative de la batterie 3, et sa base étant reliée par une résistance et un conducteur 13 à la borne positive de la batterie. Les signaux électriques repris par les électrodes implantées dans le 10 coeur du patient sont amenés aux bornes du condensateur 17 et de la résistance 15 dans le circuit base du transistor Tl. Les signaux de l'une et l'autre polarité sont amplifiés par le transistor Tl. Le transistor est polarisé pour fonctionner en classe A parce que la polarité du signal détecté dépend de la façon dont 15 les électrodes sont implantées. Il faudrait.remarquer que la diode Zener 67 relie les conducteurs d'entrée 9 et 11. Il est possible que des tensions très élevées apparaissent aux bornes des électrodes. Par exemple, si l'on utilise un appareil à défibrillation, une tension très éle-20 vée peut être appliquée au coeur du patient. Pour éviter que les circuits de l'entraîneur ne soient endonmagés, les signaux à tension élevée sont court-circuités entre les conducteurs 9 et 11. La diode Zener 67 conduit dans le sens direct (pour des tensions supérieures à quelques dixième de volt) aussi bien que pour des ten-25 sions en sens inverse supérieures au potentiel de claquage de 10 volts. Le condensateur 17 et la résistance 15 accentuent la fonction échelon de l'électrogramme cellulaire. Ces deux éléments forment un d ifférenc iateur qui accentue les fréquences supérieures à 30 approximativement 20 Hz. Pour de tels signaux, la chute de tension aux bornes de la résistance 15 est appréciable et le signal d'entrée au transistor Tl est relativement grand. Pour des signaux à fréquences plus basses, cependant, la chute de tension aux bornes du condensateur 17 est beaucoup plus grande et un signal d'en-35 trée plus faible est appliqué aux bornes de la jonction base-émetteur du transistor Tl. La résistance 19 et le condensateur 21 du circuit émetteur du transistor Tl ont la même fonction. L'impédance du circuit pa 69 09058 13 2006030 rallèle augmente lorsque la fréquence diminue. L'inpédance d'émetteur fournit une rétroaction négative pour le transistor: son gain total diminue lorsque la fréquence diminue. Le signal amplifié au collecteur du transistor Tl est ap~ 5 pliqué aux bornes de la jonction base-émetteur du transistor T2, ce transistor étant également polarisé pour fonctionner en classe A. Le transistor T2 amplifie encore les signaux détectés. Le condensateur 25 et la résistance 27 du circuit émetteur du transistor T2 ont la même fonction que la résistance 19 et le condensa-10 teur 21 du circuit émetteur du transistor Tl. Ce troisième diffé-renciateur limite encore la réponse en basses fréquences du circuit détecteur, pour éliminer les ondes P et T et toute autre fréquence bien inférieure à 20 Hz. La résistance 29 et le condensateur 23 servent d'intégra-15 teur pour réduire les composants de bruit aux fréquences élevées bien supérieures à 30 Hz. Plus élevée est la fréquence, plus faible est l'impédance du condensateur 23, plus faible est l'impédance totale de collecteur du transistor Tl. et plus faible est le gain de l'étage. La résistance 31 et le condensateur 43 du circuit 20 collecteur du transistor T2 ont la même fonction. En réalité, ces quatre éléments servent à atténuer les fréquences bien supérieures à 60 Hz et ont peu d'effet sur les signaux à 60 Hz. Dans le mode de réalisation de l'invention illustré, l'étage discriminateur de rythmes fait une distinction entre les signaux diffus à 60 Hz et 25 les signaux désirés. Des signaux en courant alternatif au collecteur du transistor T2 sont amenés à travers le condensateur 41 à la base du transistor T3 et à la base du transistor T4. La caractéristique générale du gain des étages Tl et T2, des bornes El et E2 au col-30 lecteur du transistor T2 et au conducteur 9, est telle que les signaux se trouvant dans la zone 20-30 Hz sont le plus amplifiés. La courbe du gain tombe très rapidement en-dessous de 20 Hz de telle sorte que les fréquences caractéristiques des ondes P et Tne sont pas amplifiées suffisamment pour faire conduire les transis-35 tors T3 et T4. En ce qui concerne les fréquences supérieures à 30 Hz, le gain pour des signaux à 60 Hz est seulement légèrement inférieur au gain maximum. Cependant, pour des signaux à fréquence beaucoup plus élevée, par exemple supérieure à 150 Hz, le gain est 69 09058 14 2006030 suffisamment faible pour éviter un fonctionnement erroné des transistors T3 et 14. Si les transistors T3 et T4 exigent un signal d'approximativement 1 volt pour conduire, et que le gain maximum des étages 5 Tl et T2 est supérieur à 50, il est clair que des signaux de 20 rav dans la sone 20-3C Hz"aux électrodes peuvent faire conduire les transistors T3 et T4„ Les composantes à 20-30 Hz du signal électrique produit par le battement du coeur dans le voisinage des électrodes sont de façon typique supérieures à 20 mv. Les fréquen-10 ces caractéristiques des ondes P et T sont non seulement 2 à 3 fois inférieures à celle caractérisant l'onde R, mais, comme le gain des étages Tl et T2 dans la zone entourant 5 Hz est seulement une fraction du gain maximum, ces signaux ne font pas conduire les transistors 'T3 et T4. 15 L'étage discriminateur de rythmes comprend trois transis tors T3, T4 et T5 qui forment ensemble un interrupteur biphasé à deux fonctions: premièrement, l'interrupteur sert à fournir des impulsions unipolaires de courant pour charger le condensateur 49. Cependant, l'interrupteur n'est pas un vrai redressseur du fait 20 de sa seconde fonction qui consiste à fournir des impulsions unipolaires d'une amplitude constante indépendante de l'amplitude des signaux d'entrée supérieure à une valeur de seuil. Tout signal traversant.le condensateur 41 - qu'il soit positif ou négatif -qui est supérieur à une valeur de seuil (typiquement 1 volt)fait 25 qu'une impulsion unipolaire de courant d'une amplitude prédéterminée traverse la résistance 45 pour charger le condensateur 49. L'émetteur du transistor T4 est relié à la borne positive de la batterie 5, et sa base est reliée au même potentiel par la résistance de polarisation 39. Le transistor T4 est normalement 30 non conducteur. Cependant, lorsqu'un signal négatif est transmis à travers le condensateur 41, le transistor conduit et un courant circule de la batterie 5 à travers le circuit émetteur-collecteur du transistor, la résistance 45 et la combinaison en parallèle de la résistance 47 et eu condensateur 49. Le condensateur se charge 35 donc pour se rapprocher de la somme des tensions des batteries 3 et 5. Si l'on considère que le circuit collecteur-émetteur du transistor a une impédance négligeable, le courant de charge est déterminé uniquement par la valeur des batteries et les valeurs 69 09058 15 2006030 des éléments 45, 47 et 49. L'amplitude du signal d'entrée négatif n'a aucune importance; tant qu'il est supérieur à la valeur de seuil nécessaire pour commander la conduction du transistor T4, une impulsion de courant d'une amplitude prédéterminée sera déli-5 vrée pour charger le condensateur 49. D'autre part, un signal positif transmis à travers le condensateur 41 n'a pas d'effet sur le transistor T4. Cependant, il fait conduire le transistor T3, un courant circulant de la batterie 7 à travers la résistance 33 et le circuit collecteur-émetteur 10 du transistor T3. Il faut que le signal positif transmis à travers le condensateur 41 fasse également que des impulsions unipolaires de môme polarité chargent le condensateur 49. La sortie collecteur du transistor T3 ne peut être utilisée dans ce but parce que son potentiel diminue lorsque le transistor T3 conduit. L'inver-15 seur de phase T5 est prévu pour cette raison. Alors que l'émetteur de ce transistor est relié à la borne négative de la batterie 7, sa base est reliée à la jonction des résistances 51 et 69. Nbraaleoeot, le transistor est non conducteur. Cependant, lorsque le transistor T3 conduit et que la tension collecteur diminue, le 20 potentiel de la base du transistor T5 diminue aussi. A ce moment, le transistor T5 conduit, un courant circulant de la borne positive de la batterie 5 à travers le .circuit émetteur-collecteur du transistor T5 vers la résistance 45. On voit donc que tout signal de changement transmis à travers le condensateur 41 et supérieur 25 à une valeur de seuil fait qu'une impulsion unipolaire est délivrée au circuit de charge. Considérons maintenant des impulsions unipolaires délivrées par le transistor T4, le transistor T5 ou les deux, à un rythme très lent. Chaque impulsion de courant fait se charger le 30 condensateur 49, un courant circulant à travers la résistance 45 et le condensateur. (Une partie du courant circule à travers la résistance 47 mais, le condensateur 49 se charge et la tension à ses bornes augmente). Lorsque l'impulsion se termine, le condensateur 49 commence à se décharger à travers la résistance 47. En 35 supposant que chaque impulsion de charge est suffisante pour charger cçoplèteraent le condensateur 49, la tension à ses bornes sera égale à la somme des tensions des batteries 3 et 5 puisque les deux batteries sont reliées en série aux bornes du circuit compre 69 09058 16 2006030 nant l'un des transistors T4 et T5, la résistance 45 et le condensateur 49. La valeur de la résistance 45 est suffisamment faible pour que le condensateur 49 se charge pratiquement complètement dans pratiquement tous les cas. (L'exception des impulsions d1en-5 trée RF étroites sera décrite plus loin)- A la fin de chaque impulsion unipolaire, le condensateur 49 commence à se décharger à Considérons maintenant des impulsions de charge qui se produisent à un rythme plus rapide, par exemple au rythme de 72 par 20 minute que l'on attend des battements naturels du coeur. Chaque impulsion de charge charge le condensateur 49 à la pleine tension des batteries. Le condensateur commence alors à se décharger à travers la résistance 47 mais, avant que la décharge ne soit complète, il se produit une autre impulsion de charge. Le condensa-25 teur se charge immédiatement à la pleine tension des batteries et commence alors à se décharger une nouvelle fois. Le condensateur ne se décharge jamais complètement, mais la tension minimum à ses bornes (à la fin du cycle de décharge, lorsque 1* impulsion de charge suivante est reçue) est suffisamment faible pour que 30 l'augmentation de la tension du condensateur avec l'arrivée de chaque impulsion de charge soit encore suffisante pour faire conduire le transistor T6. Par conséquent, chaque impulsion de charge résultant d'un battement naturel du coeur inhibe la production d'une impulsion. 35 Considérons maintenant l'effet de signaux à 60 Hz sur le circuit. Si un signal diffus à 60 Hz est appliqué à la basé du transistor T3 et à la base du transistor T4, chaque transistor conduit durant chaque cycle ; le transistor T3 pendant tin certain temps 69 09058 17 2006030 pendant le demi-cycle positif et le transistor T4 pendant un certain temps pendant le demi-cycle négatif. Par conséquent, des impulsions de charge sont fournies au condensateur 49 à un rythme de 120 par seconde. C'est un rythme considérablement supérieur 5 à 72 par minute. Chaque impulsion charge complètement le condensateur 49 et l'impulsion suivante est fournie avant que le condensateur ait eu le temps de se décharger d'une façon significative. Par conséquent, bien que chaque impulsion charge complètement le condensateur, l'augmentation de la tension du condensateur est 10 négligeable parce que cette tension ne décroit jamais beaucoup par rapport à la pleine tension des batteries. Par conséquent, des échelons d'amplitude négligeable sont transmis à travers le condensateur 53 vers la base du transistor T6. Ce transistor exige un signal d'approximativement 0,5 volt pour conduire et les fonc-15 tions échelons fournies à travers le condensateur 53 sont bien en-dessous de cette valeur lorsqu'elles résultent d'impulsions unipolaires se produisant à un rythme de 120 par seconde. Dans le mode de réalisation de l'invention illustré, des activations du transistor T3 ou T4 à un rythme supérieur à 40 par 20 seconde (une période de 25 millisecondes entre activations) sont suffisantes pour éviter une décharge appréciable du condensateur 49 et la mise en conduction du transistor T6. On verra que si des signaux à 60 Hz ou des signaux à une fréquence plus élevée étaient présents dans le circuit, des fonctions échelon d'amplitude insuf-25 fisante pour faire conduire le transistor T6 seraient transmises à travers le condensateur 53. Le transistor T6 reste non conducteur et l'entraîneur fonctionne suivant le mode libre. Même s'il se produit des battements naturels du coeur pendant ce temps, ils n'ont aucun effet. Chaque battement naturel du coeur fait qu'une 30 impulsion de charge est fournie au condensateur 49, mais n'a aucun effet puisque le condensateur est à tout moment chargé à pratiquement sa tension maximum. Il n'y a qu'en l'absence de fréquences élevées indésirables que le condensateur a la possibilité de se décharger avant de recevoir une impulsion de courant résul-35 tant d'un battement naturel du coeur. C'est uniquement alors que chaque battement naturel du coeur fait conduire le transistor T6 et inhibe une impulsion. En effet, les résistances 45 et 47 et le condensateur 49 peuvent être considérés comme un interrupteur â 09058 18 2006030 grande inertie. Cet interrupteur ne peut répondre aux battements à un rythme supérieur à 40 par seconde. Tout signal se répétant à un rythme supérieur à 40 par seconde est inefficace pour désactiver le circuit générateur d'impulsions. Bien sûr, pendant qu'il existe des signaux diffus à 60 Hz ou d'autres signaux indésirables, l'entraîneur fonctionne suivant le mode libre avec les battements naturels du coeur du patient. Ceci peut être désavantageux, mais c'est beaucoup mieux que de permettre à l'entraîneur de cesser complètement de fonctionner, ce qui serait désastreux si à ce moment précis le coeur du patient avait arrêté de fonctionner. Alors que des signaux à très haute fréquence ont le même effet que les signaux à 60 Hz sur le condensateur 49t il est un type de signal que l'on n'a pas empêché d'actionner à contretemps le transistor T6 du fait de la décharge insuffisante du condensateur 49. Spécifiquement, des impulsions simples très étroites peuvent faire conduire l'un ou l'autre ces transistors T3 et T4 et faire qu'une impulsion de charge est délivrée au condensateur 49. Si le condensateur 49 est à ce moment déchargé (ce serait le cas avant la fin de chaque cycle) l'échelon positif aux bornes du condensateur 49 peut faire conduire à contretemps le transistor T6. La résistance 45 est prévue pour exclure cette possibilité. Bien que chaque impulsion de charge produise un accroissement rapide de la tension aux bornes du condensateur 49, celui-ci n'est pas une fonction échelon parfaite parce que la résistance 45 augmente la constante de temps de charge. Si l'impulsion est très étroite, elle se termine au moment où le condensateur a commencé à se charger de façon appréciable. Par conséquent, le condensateur 49 ne se charge pas suffisamment pour faire conduire le transistor T6. Les transistors Tl et T2 ont une fonction différente de celle des transistors T3, T4 et T5. Les deux premiers transistors servent de discriminateurs de fréquences, avec les différents différentiateurs et intégrateurs qui leur sont reliés. Bien que les fréquences supérieures soient quelque peu affaiblies, c'est l'affaiblissement des fréquences inférieures (inférieures à 20 Hz) qui est de la plus grande importance. En affaiblissant ces fréquences des signaux et en faisant une distinction entre les dif 69 09058 19 2006030 férentes ondes du signal du myocarde, il est possible d'empêcher une mise en conduction du transistor T6 par les ondes F et T. Bien que le circuit discriminateur de fréquences affaiblisse les signaux inférieures à 20 Hz, ceci ne devrait pas être confondu 5 avec des battements au rythme de 72 par minute. C'est le renforcement des signaux à fréquences de 20-30 Hz qui assure que des battements au rythme de 72 par minute apparaissent à la base du transistor 13 et à la base du transistor T4 par suite des ondes R, à l'exclusion des autres signaux. En ce qui concerne les sig-10 naux transmis à travers le condensateur 41, il est plus facile d'analyser le fonctionnement de l'entraîneur en termes de rythmes d'activation. Les fréquences composant n'importe quel signal particulier ne sont pas déterminantes une fois que le signal a été tramais à travers le condensateur 41. A ce point de vue, la con-15 sidération importante est le nombre d'activation de l'un ou l'autre transistor T3 ou T4 pendant n'importe quelle période de temps donnée. Comme l'interrupteur biphasé délivre, pour tout signal, une impulsion de courant d'amplitude prédéterminée au circuit de charge du condensateur, c'est le circuit discriminateur de ryth-20 mes qui eapêch» me annulation des stimuli de l'entraîneur par une interférence avec une autre onde sinusoïdale ou tout autre interférence avec des signaux se produisant à un rythme supérieur à une valeur minima. Dans le mode de l'invention illustré, on empêche une interférence pour tous signaux se produisant à un ryth-25 me supérieur à 40 par seconde. Dans le mode de réalisation pratique de cette invention, les cooposants de l'appareil décrit peuvent avoir les valeurs suivantes: Batteries: 30 3 1,4 volts 5,7 2,8 volts Transistors: T1,T2, T3, T6, T8, T9 ...... . 2N4384 T4, T5, T7 2H4413 35 Résistances: 15 ............... . 220K 19 . . . ............. 470K 29 . . . . . ...... . . . 2,2M 69 09058 20 2006030 31, 39 . 1M 27 . 680K 33 2,7M 45,47,51 . . 330K 5 69 3M 55 1,5M 35 8,3M 37 ...... . 3K 61, 63 1QK ÎO 59 ... 33K Condensateurs: 21 0,47 23, 41 . 0,0068jj£ 25 ... 0,68jx£ 15 43 0,0047 yûf 49 0,047yuf 53 0,022 Jl£ 57 o,i jif 65 ... 22 jï£ 20 Diode Zener 67 .... UZ812 (lOvolts) Bien que l'on ait décrit l'invention en se référant à un mode de réalisation particulier, il faut comprendre que ce mode de réalisation illustre simplement l'application des principes de 25 l'invention. Par exemple, alors que dans le mode de réalisation illustré,chaque battement naturel du coeur fait qu'une impulsion est inhibée, il est possible de faire en sorte que chaque battement naturel du coeur fasse conduire les transistors T7 et T8 de telle sorte qu'une impulsion sera fournie simultanément avec le 30 battement naturel du coeur. Il est également possible d'utiliser les étages discriminateurs de fréquences et de rythmes du système de commande du mode de réalisation de l'invention illustré, dans d'autres applications électrocardiographiques, ou même dans des systèmes tout-à-fait différents dans lesquels il est nécessaire 35 d'analyser soigneusement un signal détecté par référence à un sig nal prédéterminé. Donc, il faut comprendre que de nombreuses modi fications peuvent être apportées au mode de réalisation de 1* invention illustré et que d'autres arrangements peuvent être trouvés sans sortir du cadre de 1 ' inventioiî. 69 09058 21 2006030 b iv iimciiioia 1« Un entraîneur comprenant des bornes de connexion au coeur du patient, caractérisé par un moyen pour produire des impulsions électriques appliquées aux bornes, un moyen pour 5 produire des impulsions de commande en réponse à l'apparition sur les bornes de signaux supérieurs à un niveau prédéterminé produits par des battements du coeur du patient et en réponse à des signaux de bruit, et un moyen sensible à l'intervalle de temps séparant les impulsions de commande pour commander la lo production des impulsions électriques de façon contrôlée pair rapport aux battements naturels du coeur du patient lorsque cet intervalle est supérieur à un intervalle prédéterminé, et pour commander la production des impulsions électriques à un rythme fixe indépendant des battements naturels du coeur du patient 15 lorsque cet intervalle est inférieur à l'intervalle prédéterminé. 2. Un entraîneur selon la revendication 1, comprenant de plus un condensateur, un moyen pour appliquer chaque impulsion de commande au condensateur de façon à charger celui-ci, 2o un moyen pour décharger le condensateur entre les applications des impulsions de commande, et un moyen sensible aux oscillations de tension aux bornes du condensateur pour commander sélectivement la production des impulsions électriques soit de façon contrôlée par rapport aux battements naturels du coeur 25 du patient, soit à un rythme fixe indépendant des battements naturels du coeur du patient, selon que ces oscillations de tension sont supérieures ou inférieures à une amplitude prédéterminée. 3. Un entraîneur selon la revendication 1, dans lequel 3o l'intervalle prédéterminé est tel que les principaux signaux de bruit font que les impulsions de commande sont produites avec un intervalle de temps de séparation inférieur à l'intervalle prédéterminé. 4. Un entraîneur selon la revendication 1, dans lequel le 35 moyen de production des impulsions électriques comprend un condensateur d'accumulation et un interrupteur reliés en série entre les bornes, 1*interrupteur présentant un court-circuit lorsqu'il est actionné et un circuit ouvert lorsqu'il n'est pas actionné, un moyen pour accumuler la charge dans le condensa- 4-0 teur d'accumulation, et un moyen pour actionner l'interrupteur 69 09058 22. 2006030 de façon à produire une impulsion électrique» 5« Un entraîneur selon la revendication 4, dans lequel le chemin suivi par le courant pour charger le condensateur d'accumulation inclut les bornes et le coeur du patient. 5 60 Un entraîneur selon les revendications 1 et 2, dans lequel les impulsions de commande sont des impulsions de courant unipolaires, d*amplitude constante. 7. Un entraîneur selon la revendication 2, comprenant de plus un moyen pour empêcher une charge appréciable du con-lo densateur par une impulsion de courant unipolaire de largeur inférieure à une largeur prédéterminée» 8» Un entraîneur selon la revendication 1, dans lequel le moyen de production des impulsions électriques comprend un moyen pour produire une impulsion électrique à la fin de chaque 15 cycle successif, et chaque impulsion de commande est opérante pour faire redémarrer le cycle uniquement si elle est séparée de l'impulsion de commande précédente par un intervalle de temps supérieur à l'intervalle prédéterminé. 9« Un entraîneur selon la revendication 1, comprenant 2o de plus un moyen pour empêcher le fonctionnement du moyen de production des impulsions de commande en réponse à 1*apparition aux bornes de signaux, produits par des battements du coeur du patient, dont les composantes sont substantiellement inférieures à 2o Hz. 25 lo. Un entraîneur selon les revendications 1 et 4, com prenant de plus un condensateur de commande, un circuit de charge pour fournir du courant au condensateur de commande, un moyen sensible à la tension aux bornes du condensateur de commande pour décharger ce condensateur et actionner l'interrup-3o teur pendant que le condensateur de commande est déchargé, lorsque cette tension est supérieure à une valeur prédéterminée. 11= Un entraîneur selon les revendications 2 et lo, dans lequel le. moyen sensible aux oscillations de tension aux bornes du condensateur décharge le condensateur de commande avant que 35 la tension à ses bornes n1atteigne la valeur prédéterminée, en réponse à une oscillante de tension supérieure à une amplitude prédéterminée» 12* Un entraîneur selon les revendications lo et 11, comprenant de plus un moyen pour ajuster la vitesse de charge 4g du condensateur de commande, pour contrôler lfintervalle de 69 09058 23 2006030 teaps séparant les applications successives d'une impulsion au coeur du patient* 13, Un entraîneur selon les revendications lo et 11, com prenant de plus un moyen pour contrôler la -vitesse de décliarge 5 du condensateur de commande, pour contrôler la durée de chaque impulsion électrique appliquée au coeur du patient*