CH617591A5

CH617591A5 -

Info

Publication number: CH617591A5
Application number: CH509477A
Authority: CH
Inventors: Larry Arthur Mcnichols
Original assignee: Medtronic Inc
Priority date: 1976-04-29
Filing date: 1977-04-25
Publication date: 1980-06-13
Also published as: CA1086830A; FR2349340B1; GB1577575A; DE2719028C2; FR2349340A1; JPS52132582A; US4044775A; DE2719028A1; JPS613508B2

Description

L'invention se rapporte à un récepteur implantable à l'intérieur d'un corps pour appliquer, avec un taux de répétition donné, les impulsions d'un signal à un conducteur le reliant à un tissu du corps, ledit récepteur comprenant des moyens répondant au signal appliqué extérieurement à ce corps et émis vers ce récepteur pour former un signal interne traduisant ce signal externe qui lui est appliqué, ledit signal externe étant constitué par un train de salves de courant alternatif avec un taux de répétition donné.

Les applications de tels récepteurs dans le domaine médical sont nombreuses et l'on peut citer en particulier leur utilisation pour envoyer des impulsions stimulantes au cervelet afin d'empêcher les effets spasmodiques, par exemple sur des patients atteints de paralysie cérébrale. Une autre application est la stimulation des tissus nerveux tels que la moelle épinière, afin de réduire ou de supprimer.la douleur.

Selon l'état de la technique, illustré par le brevet américain N° 3893463, il existe un système d'émetteur et de récepteur dans lequel des groupes d'impulsions sont appliqués au corps à partir d'un émetteur externe à travers une électrode fixée à la peau et sont détectés par un récepteur implanté qui filtre les groupes d'impulsions et applique les impulsions à des conducteurs reliant le récepteur et le tissu choisi du corps. Le terme groupe d'impulsions est utilisé ici pour définir des séries de cycles de signaux à fréquence radio qui se produisent continuellement pendant une période désirée.

Le circuit récepteur implanté (illustré dans la fig. 3 du brevet susmentionné) est un récepteur à doubles canaux destiné à détecter et filtrer les signaux des groupes d'impulsions ayant deux fréquences porteuses différentes. Chaque canal du circuit du récepteur comprend un redresseur pour envoyer à un filtre une polarité du courant alternatif reçu, qui consiste en une combinaison d'un condensateur et d'une résistance montés en parallèle, dont les valeurs des composants sont choisies pour éliminer l'onde porteuse de la fréquence radio pour le canal. Après filtrage, il reste un signal ayant ime durée équivalente à la durée de la fréquence radio. Entre le filtre et le conducteur est monté un condensateur de sortie à travers lequel est appliqué le signal, entraînant l'application d'un signal au fil et par conséquent au tissu. Le signal appliqué au fil a un flanc d'entrée substantiellement abrupt et un flanc de sortie exponentiel. La constante de temps du flanc de sortie exponentiel est déterminée par la valeur du condensateur de sortie et de la résistance à l'intérieur du filtre.

Un inconvénient de ce circuit connu est que, tandis que la fréquence des impulsions appliquées au condensateur de sortie s'accroît au-delà d'une certaine valeur, le condensateur de sortie ne peut pas complètement se décharger à travers la résistance du filtre. Ainsi au moment où une nouvelle impulsion est produite, le condensateur conserve une tension de polarisation importante et, pour surmonter cette polarisation et envoyer au tissu une impulsion d'amplitude désirée, il est nécessaire que l'amplitude de l'impulsion envoyée au condensateur soit augmentée. Cela nécessite que l'impulsion envoyée de l'extérieur au récepteur implanté et détectée par lui ait également une amplitude augmentée.

Le dispositif émetteur externe est un émetteur alimenté par pile, qui est décrit dans le brevet susmentionné. Afin d'augmenter l'amplitude de l'impulsion émise par le dispositif externe, il est

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nécessaire de solliciter davantage la pile alimentant le dispositif. Cela a pour inconvénient de réduire la durée de la pile et addi-tionnellement d'augmenter les frais et la fréquence du remplacement des piles pour l'utilisateur.

L'invention se propose de créer un circuit de récepteur implantable qui élimine ces inconvénients.

A cet effet, le récepteur implantable selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comprend des premiers moyens répondant audit signal interne pour émettre une impulsion pendant l'arrivée de chaque groupe d'impulsions, des moyens d'accumulation de l'énergie de sortie pour l'application dudit signal audit conducteur et des seconds moyens commutables pour former un circuit de décharge à faible résistance pour ces moyens d'accumulation pendant l'intervalle de temps où les impulsions de ce signal ne sont pas appliquées auxdits moyens d'accumulation.

Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du récepteur selon l'invention.

La fig. 1 est le schéma du circuit du récepteur d'un dispositif stimulateur à doubles canaux.

La fig. 2 représente une série de formes d'onde permettant de comprendre le fonctionnement du circuit de la fig. 1.

La connexion entre les condensateurs 34 et 36 est reliée à la jonction 28 et ce point sert de point de référence de potentiel, ou terre, pour le récepteur à doubles canaux 14. L'autre partie du récepteur 14 est divisée en deux canaux égaux, désignés par CH 1 pour le premier canal et CH 2 pour le deuxième canal. Afin d'abréger la description, un seul canal sera décrit en détail, les mêmes composants du deuxième canal portant les mêmes références que ceux du premier canal munies d'un prime.

La jonction entre le condensateur 34 et la bobine 30 est reliée à l'anode d'un redresseur tel qu'une diode 38 et également à la cathode d'un redresseur, tel qu'une diode 40. La cathode de la diode 38 est reliée à une extrémité d'un montage en parallèle d'un condensateur 42 et d'une résistance 44 qui forme un filtre passe-bas. Les autres extrémités du condensateur 42 et de la résistance 44 sont connectées au point de référence de potentiel 28. L'anode de la diode 40 est connectée à une extrémité du montage en parallèle du condensateur 46 et de la résistance qui forme également un filtre passe-bas et les autres extrémités du condensateur 46 et de la résistance 48 sont connectées au point de référence de potentiel. De plus, la cathode de la diode 38 est connectée à une borne du condensateur de sortie 50, l'autre borne étant couplée à travers le conducteur (non représenté) au tissu auquel l'impulsion doit être appliquée.

Un transistor 52 est connecté par ses électrodes principales entre la jonction de la diode 38 et du condensateur 50 et le point de référence de potentiel. Le collecteur est précisément connecté à la jonction de la diode 38 et du condensateur 50 et l'émetteur est connecté au point de référence de potentiel. La base du transistor 52 est reliée, à travers une résistance 54, à la jonction entre le condensateur 50 et la diode 38 et aussi à travers une résistance 56 à l'anode de la diode 40.

Lors du fonctionnement, des séries de groupes d'impulsions sont appliquées de l'émetteur 18 à l'antenne 20. Ces groupes d'impulsions sont commandés tant en ce qui concerne la durée

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que l'amplitude de la fréquence porteuse et, dans le stimulateur à doubles canaux illustré fig. 1, peuvent comprendre deux fréquences porteuses, chacune avec des contrôles indépendants de la largeur et de l'amplitude.

En référence à la fig. 2, la forme d'onde A représente une des deux séries de groupes d'impulsions qui sont appliquées depuis l'émetteur 18. Il est à noter que ces groupes d'impulsions sont des signaux de fréquence radio, à courant alternatif, et peuvent être commandés par un circuit à l'intérieur de l'émetteur 18 pour durer pendant des périodes variables et pour avoir des amplitudes variables. Les groupes d'impulsions émis par l'antenne 20 sont couplés inductivement à l'antenne 22 et appliqués à travers le circuit accordé approprié qui comprend les bobines 24 et 30 et le condensateur 34. Depuis le circuit accordé, la forme d'onde du courant alternatif est redressée par les diodes 38 et 40 pour former l'onde B à la cathode de la diode 38 et l'onde C à l'anode de la diode 40. Une fois redressées, les formes d'onde B et C passent à travers les filtres passe-bas formés par le condensateur 42 et la résistance 44 pour l'onde B et par le condensateur 46 et la résistance 48 pour l'onde C, et apparaissent ensuite respectivement les ondes D et E illustrées à la fig. 2. Il est à noter que les formes d'onde D et E correspondent à la moitié du cycle de fréquence radio, déphasées l'une par rapport à l'autre en raison de la présence des diodes 38 et 40. Cependant, du fait de la haute fréquence des signaux de fréquence radio, cela est négligeable par rapport à la largeur des impulsions.

Au moment où une impulsion de forme D est appliquée au condensateur de sortie 50 et occasionne un saut sur la face conductrice du condensateur 50, l'onde a une valeur négative et maintient le transistor 52 dans un état non conducteur. Une fois que le flanc d'entrée de l'onde D est appliqué au condensateur 50, le voltage à travers le condensateur 50 s'élève jusqu'à l'amplitude de l'impulsion du signal D.

Après l'impulsion positive du signal D et l'impulsion négative du signal E, le voltage accumulé dans le condensateur 50 est appliqué à travers la résistance 54 pour mettre le transistor 52 à l'état conducteur. Avec le transistor 52 conducteur, le voltage à travers le condensateur 50 se décharge à travers la faible résistance du transistor 52 conducteur. Cette décharge peut être accomplie rapidement entre les impulsions des signaux D et E.

Sans la présence du transistor 52, de la diode 40, des résistances 54 et 56 et du filtre formé par le condensateur 46 et la résistance 48 ainsi que les diverses connexions entre eux, le condensateur 50 serait forcé de se décharger à travers la résistance 44 qui forme une partie du filtre passe-bas. Cependant, puisque la résistance 44 doit avoir une valeur d'au moins 5000 Q, c'est-à-dire approximativement dix fois supérieure à celle du tissu qui est de l'ordre de 500 Q, pour éviter de charger le circuit, la constante de temps entre le condensateur 50 et la résistance 44 est grande, et ainsi le condensateur 50 ne peut pas se décharger pour des puissances supérieures à un certain niveau. Cependant,

lorsque le transistor 52 est conducteur, la constante de temps devient très petite et le condensateur 50 peut se décharger substantiellement pendant l'intervalle entre les impulsions.

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1. Récepteur implantable à l'intérieur d'un corps pour appliquer avec un taux de répétition donné les impulsions d'un signal à un conducteur le reliant à un tissu du corps, ledit récepteur comprenant des moyens, répondant au signal appliqué extérieurement à ce corps et émis vers ce récepteur pour former un signal interne traduisant ce signal externe qui lui est appliqué, ledit signal externe étant constitué par un train de salves, de courant alternatif avec un taux de répétition donné, ledit récepteur étant caractérisé par le fait qu'il comprend des premiers moyens (38, 42, 44) répondant audit signal interne pour émettre une impulsion pendant l'arrivée de chaque groupe d'impulsions, des moyens d'accumulation de l'énergie de sortie (50) pour l'application dudit signal audit conducteur et des seconds moyens (40,46,48, 52) commu-tables pour former un circuit de décharge à faible résistance pour ces moyens d'accumulation (50) pendant l'intervalle de temps où les impulsions de ce signal ne sont pas appliquées auxdits moyens d'accumulation.

2. Récepteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits premiers moyens comprennent un redresseur (38) et un filtre (42, 44), ledit redresseur répondant audit signal interne et délivrant des impulsions de puissance d'une seule polarité au filtre, lequel, en réponse, délivre ledit signal.

3. Récepteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdits seconds moyens comprennent un deuxième redresseur (40), un deuxième filtre (46,48) et des moyens de commutation (52) contrôlés du signal, ledit second redresseur (40) étant d'une polarité opposée à celle dudit premier redresseur (38), ledit second filtre (46, 48) étant relié entre ledit second redresseur et lesdits moyens de commutation (52) pour envoyer un signal pour ouvrir lesdits moyens de commutation en réponse à l'arrivée de chaque signal et pour fermer lesdits moyens de commutation en réponse à la fin de chaque signal, lesdits moyens de commutation, en position fermée, formant ledit circuit de décharge.

4. Récepteur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'accumulation sont constitués par un condensateur.

5. Récepteur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que lesdits moyens de commutation (52) sont constitués par un transistor commandé pour être non conducteur pour ouvrir lesdits moyens de commutation et conducteur pour les fermer.

6. Récepteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits seconds moyens comprennent un transistor commandé pour être non conducteur pendant l'intervalle de temps où des impulsions lui sont appliquées et conducteur aux autres moments, lesdites impulsions appliquées audit transistor arrivant pendant les mêmes périodes que lesdites impulsions du signal.

7. Récepteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend deux redresseurs (38, 40) de polarités opposées, couplés chacun audit récepteur, un filtre (42, 44, 46, 48) couplé à chaque redresseur pour filtrer la fréquence radio du signal émis par ce redresseur pour envoyer deux séries de signaux de polarités opposées, lesdits moyens d'accumulation étant constitués par un condensateur de sortie (50) relié auxdits filtres et audit tissu et que lesdits seconds moyens commutables (52) ont deux électrodes principales couplées entre la jonction de ce filtre et du condensateur et un point de référence (28) et ont une électrode de commande reliée à la sortie de l'autre filtre, lesdits seconds moyens commutables étant prévus pour décharger ledit condensateur pendant l'intervalle entre l'arrivée de deux impulsions.

8. Récepteur selon la revendication 7, caractérisé par le fait que lesdits filtres (42,44,46,48) comprennent chacun, montés en parallèle, une résistance (44, 48) et un condensateur (42, 46),

ladite résistance ayant une valeur supérieure à la résistance du tissu de manière que ledit condensateur de sortie ne se décharge pas complètement à travers la résistance du filtre pour des vitesses d'impulsions supérieures à une vitesse donnée.

9. Récepteur selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit dispositif de commutation à semi-conducteur (52) est un transistor ayant une électrode principale couplée à ladite jonction, l'autre électrode principale étant couplée audit point de référence (28) et une électrode de commande couplée à travers une première résistance (54) à ladite jonction et à travers une deuxième résistance (56) à ladite sortie de l'autre filtre (40).