FR2529465A1 - Modulateur delta pour la mesure de niveaux de tension dans un stimulateur cardiaque - Google Patents

Abstract

MODULATEUR DELTA POUR STIMULATEUR CARDIAQUE, PERMETTANT NON SEULEMENT DE SURVEILLER DES SIGNAUX CAPTES, MAIS AUSSI FACILITANT DES MESURES DE NIVEAUX DE POTENTIELS DE COURANT CONTINU DE FONCTIONNEMENT. LES NIVEAUX DE COURANT CONTINU ET LES VARIATIONS QUI S'Y PRODUISENT PEUVENT ETRE MESURES AVEC PRECISION PAR EQUILIBRAGE DU MODULATEUR, EN Y APPLIQUANT UN POTENTIEL DE REFERENCE APPROPRIE A TITRE DE PHASE INITIALE D'UNE SEQUENCE DE MESURE. LA MEME TECHNIQUE PERMET DE SUIVRE DE PETITES VARIATIONS DES SIGNAUX, MEME SI ELLES SONT SUPERPOSEES A DES SIGNAUX DE GRANDE AMPLITUDE.

Description

La présente invention concerne des modulateurs delta pour le traitement de

signaux physiologiques internes détectés par

une prothèse médicale implatable et, plus précisément, l'utili-

sation en supplément d'un modulateur delta pour mesurer des niveaux de potentiel de fonctionnement dans la prothèse. Dans la demande de brevet de Money et ses collaborateurs, intitulée "Traitement dans le domaine des temps de signaux

physiologiques internes", n de série 320 338, déposée le 12 no-

vembre 1981, il est décrit un modulateur delta qui permet le trai-

tement dans le domaine des temps de signaux physiologiques inter-

nes L'emploi d'un tel modulateur permet un traitement numérique de signaux physiologiques analogiques, même dans l'étage d'entrée d'un stimulateur cardiaque par exemple, à la place du traitement

classique dans le domaine fréquence Le signal en entrée est con-

verti en un train de bits qui, outre qu'il est exploité dans le stimulateur, peut être transmis à un moniteur extérieur; le train de bits peut être utilisé pour former une reconstitution précise

du signal détecté.

En fait, le modulateur delta décrit dans la demande de bre-

vet précitée suit le signal analogique qui est sous surveillance.

Une séquence continue d'échantillons binaires est générée, les deux états des échantillons binaires représentant des variations dans des sens opposés respectifs dans le signal détecté Si le signal en entrée commence à varier dans un sens, une séquence de bits de l'une des valeurs est produite par le modulateur delta; une variation du signal en entrée dans le sens opposé fait qu'une séquence de bits de la valeur opposée est produite Le signal en

entrée qui est exploité par le modulateur delta peut être recons-

titué en faisant en sorte qu'un pas de longueur fixe soit fait pour chaque échantillon binaire reçu, le sens du pas dépendant de la valeur de l'échantillon binaire Une fois que le signal en entrée s'est stabilisé à un niveau de repos et après que le modulateur delta a rattrapé le signal en entrée, des échantillons

binaires de valeurs alternantes sont produits Un excès d'échan-

tillons binaires de la même valeur ne sont ensuite produits qu'après que le signal en entrée a commencé à varier Pourvu que le modulateur delta fonctionne à une vitesse suffisamment rapide,

le signal reconstitué suivra avec précision le signal en entrée.

Certes, un modulateur delta offre de nombreux avantages en ce qui concerne la surveillance de signaux analogiques, mais il est également important de surveiller les potentiels de courant continu de fonctionnement en différents moints du circuit d'une prothèse implantée De préférence, des informations représentant les niveaux de potentiel surveillés doivent être transmises à

l'extérieur du patient, de telle manière que les différents ni-

veaux de potentiels puissent être vérifiés par un moniteur exté-

rieur Typiquement, selon les caractéristiques d'un stimulateur

par exemple, le médecin peut programmer comme il convient le fonc-

tionnement du stimulateur Mais jusqu'à maintenant, dans la mesure o des niveaux de potentiel dans une prothèse médicale pouvaient être surveillés et transmis à l'extérieur, il fallait des circuits

séparés pour cela.

La présente invention a pour but général de mettre le même-

dircuit du modulàteur delta, qui est capable de surveiller et de transmettre des signaux physiologiques détectés, en mesure de

contrôler également des mesures de niveaux de courant continu.

L'un des problèmes que pose l'utilisation d'un modulateur delta pour surveiller des signaux analogiques est que la précision du dispositif est proportionnelle à l'amplitude d'une variation éventuelle du signal en entrée Il est souvent souhaitable de surveiller un signal variant peu qui est superposé à un signal variant fortement Par exemple, dans le cas d'un stimulateur cardiaque, il serait très avantageux de surveiller la baisse de 3 2

l'amplitude d'une impulsion de stiimu-1 tiîn entre les flancs anté-

rieur et postérieur de cette impulsion la pente de l'amplitude décroissante est une mesure de l'impédance de l'électrode Or, un modulateur delta classique n'est pas capable de produire une séquence de bits à partir de laquelle il soit possible de recons-

tituer ce signal à faible variation qui est superposé à l'impul-

sion de stimulation de forte amplitude, du fait que la précision

du modulateur est fonction de l'amplitude totale de l'impulsion.

Par exemple, si l'impulsion de stimulation a une amplitude d'en-

viron 8 volts et si la précision du modulateur delta est de 2 %, la précision d'un signal reconstitué d'impulsion de stimulation

est limitée à-0,16 volts environ Or, la variation totale d'ampli-

tude de l'impulsion de stimulation entre les flancs antérieur et postérieur peut être de l'ordre de 100 millivolts; il est donc visible qu'une reconstitution de la forme d'onde de l'impulsion de

stimulation à partir de la séquence d'échantillons binaires géné-

rée par le modulateur delta ne permettra pas de déterminer la pen-

te de l'impulsion avec un degré significatif de précision.

Un autre but de la présente invention est de permettre qu'un modulateur delta produise une séquence d'échantillons binaires à partir de laquelle il soit possible de reconstituer avec précision des composantes de signal à faible variation, superposées à ces

composantes de signal à forte variation.

En bref, d'après les principes de la présente invention, le

modulateur delta servant à surveiller un signal physiologique ana-

logique peut être également utilisé pour commander la mesure d'un potentiel de courant continu Le potentiel de courant continu à

mesurer est d'abord échantillonné Puis le potentiel échantillon-

né est appliqué à l'entrée du modulateur delta Avant l'applica-

tion du potentiel échantil onné à l'entrée du modulateur, celui-ci

a la latitude de s'équilibrer de manière à produire des échantil-

lons binaires de valeurs alternantes Une fois que le potentiel

échantillonné a été appliqué à l'entrée, une séquence d'échantil-

lons binaires de la même valeur est produite, jusqu'à ce que le modulateur s'équilibre de nouveau, après quoi les échantillons produits ont des valeurs alternantes En conséquence, le nombre d'échantillons de la même valeur qui sont produits successivement

constitue une mesure du potentiel de courant continu.

Initialement, le modulateur est équilibré par l'application d'un potentiel de référence à son entrée Lorsque le potentiel de courant continu échantillonné est ensuite appliqué, la variation

de pas à l'entrée aboutit à la production d'un nombre d'échantil-

Ions binaires de la même valeur qui est proportionnel à la diffé-

rence entre le potentiel de référence utilisé pour l'équilibrage et le potentiel échantillonné Si le potentiel échantillonné est pris initialement par rapport au môme niveau de référence, la mesure résultante sera celle du niveau de potentiel intéressant

par rapport au niveau de référence.

Cette même technique d'équilibrage du modulateur delta avant la prise d'une mesure de niveau de courant continu est la clé de la surveillance d'un signal analogique à faible variation qui

est superposé à un signal variant fortement.

D'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente

invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée qui

suit, donnée en référence aux dessins ci-amnexés.

La fig 1 représente schématiquement la forme de réalisation de la présente invention choisie à titre d'illustration, sous la

forme d'un stimulateur cardiaque.

La fig 2 représente un circuit complémentaire du système de la fig 1, permettant de déterminer la teneur en humidité dans le

bottier du stimulateur.

La fig 3 illustre symboliquement les principes de la modula-

tion delta décrite en détail dans la demande de brevet précitée de

Money et ses collaborateurs.

La fig 4 montre symboliquement comment peut être commandé

le bloc 70 du circuit logique de sélecteur de la fig 1.

La fig 5 représente une impulsion typique de stimulateur cardiaque, cette représentation pouvant être utile pour bien faire

comprendre certains aspects de la présente invention.

Etant donné que la présente invention a trait à la manière dont un signal physiologique détecté peut être surveillé et dont

le même circuit qui remplit cette tâche peut être également utili-

sé pour analyser un courant continu et d'autres signaux, les détails d'une prothèse médicale implantable particulière ne sont pas nécessaires pour faire comprendre l'invention Pour cette raison, la fig 1 représente un stimulateur cardiaque, choisi à titre d'illustration, de manière très générale: l'accent est

mis sur des signaux typiques qui peuvent 8 tre surveillés et mesu-

rés, ainsi que sur la manière dont cela est effectué.

le stimulateur cardiaque contient une batterie d'alimenta-

tion 10, dont la borne positive est reliée au bottier métallique du stimulateur et sert de potentiel de référence VDD La borne négative de la batterie est au potentiel -VBAT Un interrupteur SW 9 est normalement fermé et un potentiel négatif -VSS sert à

alimenter les trois sous-systèmes actifs du stimulateur, ces sous-

systèmes étant désignés par les numéros 14, 16 et 22 La grandeur du potentiel -VSS n'est que légèrement inférieure à celle du

potentiel -VBAT en raison de la chute à travers l'interrupteur SW 9.

(tous les interrupteurs de la fig 1 sont des commutateurs analogi-

ques à CMOS qui introduisent un minimum de distorsion).

Une électrode de stimulation auriculaire 48 est reliée par un conducteur 44 à l'un des amplificateurs d'entrée 14 et une

électrode de stimulation ventriculaire 50 est reliée par un con-

ducteur 46 à l'autre amplificateur d'entrée Les amplificateurs

d'entrée amplifient les signaux physiologiques détectés et élabo-

rent deux signaux amplifiés AMIP et VAMP, indiqués sur le dessin.

Les signaux détectés et amplifiés sont appliqués à des entrées

d'un circuit de chronométrage et de commande 16 Ce circuit compa-

re les signaux détectés amplifiés avec des valeurs de seuil et il est responsable du rythme de fonctionnement du stimulateur et du déclenchement d'impulsions de stimulation Lorsqu'une impulsion de stimulation auriculaire s'impose, un signal de déclenchement apparaît sur un conducteur 18; lorsqu'une impulsion de stimulation ventriculaire doit être émise, un signal de déclenchement apparaît

sur un conducteur 20.

Chacun des deux étages de sortie dans le bloc 22 remplit deux fonctions En premier lieu, il commande l'accumulation de charge dans un condensateur respectif 28 ou 30 En second lieu, il commande la fermeture d'un interrupteur respectif 60 ou 62, de telle manière que la charge accumulée puisse être délivrée à travers un condensateur de couplage ordinaire respectif 40 ou 42 à l'électrode de stimulation respective A la suite de l'émission d'une impulsion de stimulation auriculaire, lorsque l'interrupteur

62 est ouvert, l'étage de sortie associé au condensateur 30 com-

mande un passage de courant à travers le condensateur qui se char-

ge avec la polarité indiquée Le potentiel au point de jonction CA, par rapport au potentiel de référence VDD, représente la grandeur de la tension aux bornes du condensateur 30 Lorsqu'une impulsion de stimulation auriculaire doit être émise et que le conducteur 24 est sous tension, l'interrupteur 62 se ferme et la

charge du condensateur 30 passe à travers l'interrupteur, le con-

densateur de couplage 42, l'électrode de stimulation auriculaire et les tissus anatomiques, vers le boitier du stimulateur mis à la masse Après que l'interrupteur 62 s'est rouvert à la fin de l'impulsion de stimulation, le condensateur 42 est rechargé à travers la résistance 43, de façon connue dans la teohnique Les mêmes observations s'appliquent aux condensateurs 28 et 40, à l'interrupteur 60, au conducteur 26, à la résistance 45 et au point

de jonction CV.

Si les signaux aux points de jonction AO et V O sont surveil-

lés, ils permettent de déterminer la forme de chaque type d'im-

pulsion de stimulation De même, avec des condensateurs 40, 42 de forte grandeur, les signaux A O et V O représentent les signaux physiologiques sur les électrodes auriculaire et ventriculaire, qui sont des signaux d'intérêt (ces signaux sont appelés signaux "ECG", bien qu'ils soient en réalité des signaux d"'électrogramme",

par opposition à ce qu'on qualifie habituellement de signaux élec-

trocardiographiques).

La fig 5 montre la forme d'une impulsion typique de stimu-

lation ventriculaire Le point VO est initialement au potentiel

Z 529465

de référence VDD Lorsque l'interrupteur 60 se ferme et que le

potentiel négatif CV est transmis par l'interrupteur 60, le poten-

tiel VO tombe rapidement (la chute est égale à la grandeur du

potentiel CV, moins la petite chute à travers l'interrupteur 60).

Typiquement, la chute de potentiel au point de jonction VO est de l'ordre de 8 volts au début de l'impulsion de stimulation Tandis que le condensateur 28 se décharge ensuite à travers le condenisatew et l'électrode de stimulation ventriculaire, le potentiel au

point de jonction VO diminue de grandeur Le segment 96 de l'impul-

sion de stimulation, désignée dans l'ensemble par 95 sur la fig 5, correspond à la décharge du condensateur 28 La grandeur de la diminution de potentiel au point de jonction VO pendant la décharge

est de l'ordre de 300 m V, comme indiqué sur le dessin Après l'ou-

verture de l'interrupteur à la fin de l'impulsion, le potentiel au

point de jonction VO s'élève rapidement vers le potentiel de réfé-

rence VDD.

Une caractéristique importante de l'impulsion de stimulation est la pente du segment de droite 96 La vitesse à laquelle le condensateur 28 se décharge pendant la création de l'impulsion est fonction de l'impédance de l'électrode La variation de potentiel entre le début et la fin de l'impulsion, de l'ordre de 300 m V dans le cas typique, est donc l'une des quantités importantes qui doit &tre mesurée L'une des difficultés dans la surveillance d'un sinal tel que celui qui est présent au point de jonction VO ou AO, en cas d'utilisation d'un modulateur delta par exemple, est que la précision de la mesure est un pourcentage de l'amplitude totale

de la variation à l'entrée du modulateur On supposera que la pré-

cision est de 2 % et que l'amplitude de l'impulsion est de 8 V, comme indiqué Les mesures ne sont donc précises qu'à 160 m V près et l'erreur est en fait plus grande que l'amplitude totale du signal à faible variation considéré Une surveillance directe du signal VO ne peut donc pas fournir une indication précise de la chute de potentiel le long du segment de droite 96, à partir de

laquelle l'impédance de l'électrode pourrait être déterminée.

Un autre paramètre à considérer est l'impédance de la batterie.

L'une des manières de déterminer l'impédance de la batterie con-

siste à ouvrir l'interrupteur SW 9 et à fermer l'interrupteur SW 8 pendant un bref intervalle Lorsque les deux interrupteurs sont manoeuvrés de cette manière, le courant provenant de la source de courant constant 12 passe à travers la batterie 10 et le potentiel -VBAT diminue de grandeur La variation du potentiel -VBAT lors

de la commutation des interrupteurs est une indication de l'im-

pédance de la batterie.

Toutes les mesures sont commandées par le circuit logique de sélection 70 (fig 1) Le circuit logique de sélection transmet

des signaux de commande à de multiples interrupteurs du stimula-

teur, pour les ouvrir et les fermer dans des ordres successifs particuliers Des signaux de sortie SW 8 et SW 9 du circuit logique de sélection commandent les deux interrupteurs portant les mêmes

désignations I Normalement, l'interrupteur SW 8 est ouvert et l'in-

terrupteur SW 9 est fermé En changeant les états des deux interrup-

teurs selon ce qui vient d'être indiqué et en mesurant la varia-

tion du potentiel -VBAT, il est possible de déterminer l'impédance de la batterie (pour plus de commodité, on peut considérer que

tout signal de sortie du circuit logique de sélection ferme l'in-

terrupteur respectif lorsqu'il est au niveau négatif -VBAT, l'in-

terrupteur étant ouvert lorsque le signal de sortie respectif du

circuit logique de sélection est au niveau de référence VDD).

Aux entrées respectives des cinq interrupteurs S Wl-1 à SW 1-5 sont appliques cinq signaux qui peuvent àtre surveillés D'après ce qui est indiqué sur la fig 1, ces cinq signaux sont -VBAT, CA; AO, CV et VO Les signaux AO et VO sont également indiqués comme

représentant les signaux "ECG" auriculaire et ventriculaire, c'est-

à-dire les deux signaux physiologiques détectés méritant considé-

ration, comme on l'a vu précédemment Le commutateur-sélecteur

S Wl n'est indiqué que symboliquement, comme transmettant le poten-

tiel -VBAT à l'une des six sorties possibles du circuit logique de

sélection Lorsque le commutateur est en position 1, l'interrup-

teur S Wl-l est fermé; lorsque le commutateur est en position 2,

l'interrupteur SW 1-2 est fermé, etc Lorsque le commutateur-sélec-

teur S Wl est en position 6, aucun des interrupteurs S Wl-l à S Wl-5

n'est'fermé Si l'on n'a représenté qu'un seul commutateur-sélec-

teur-S Wl, c'est pour indiquer qu'il n'y a tout au plus qu'un seul

des interrupteurs S Wl-l à SW 1-5 à être fermé à un instant donné.

De manière semblable, le commutateur-sélecteur SW 2 peut

commander à la fermeture l'un des interrupteurs SW 2-l à SW 2-3.

A un instant donné, l'un de ces interrupteurs au plus est fermé ils sont tous ouvertslorsque le commutateur-sélecteur SW 2 est

dans sa position "inactive".

Des sorties SW 3 à SW 7 du circuit logique de sélection comman-

dent respectivement des interrupteurs s W 3 à SW 7 la fonction de chacune de ces sorties sera décrite ci-après Aux entrées des interrupteurs SW 6 et SW 7 sont appliqués respectivement des signaux AAIP et VAMP, c'est-à- dire les deux derniers signaux intéressants

qui peuvent être surveillés dans le système choisi à titre d'il-

lustration. Le circuit de surveillance comprend trois condensateurs 64,

66 et 68 Chacun de ces condensateurs est dimensionné différem-

ment ( 0,03, 0,01 et 0,001 microfarads respectivement) pour des raisons qui seront exposées ultérieurement Le modulateur delta 72 génère une séquence continue d'échantillons binaires à sa

sortie, échantillons dont les deux états représentent des varia-

tions en sens respectivement opposés du signal à l'entrée du dispositif Le modulateur delta lui-même peut se présenter sous

de multiples formes, une forme préférée étant celle qui est décri-

te dans la demande de brevet précitée de Money et ses collabora-

teurs Mlais il n'y a pas besoin de connaître les détails du modu-

lateur delta pour bien comprendre la présente invention, bien

que certains aspects de son fonctionnement soient exposés briève-

ment ci-après Le signal de sortie du modulateur delta est trans-

mis à un émetteur-récepteur de télémétrie 74 L'émetteur-récepteur de télémétrie génère un signal dans une bobine 76, signal qui est émis vers un moniteur extérieur Le signal émis représente la

séquence de bits à la sortie du modulateur delta L'émetteur-

récepteur de télémétrie sert également à détecter des signaux commandés extérieurement qui apparaissent sur le bobine, pour

commander le fonctionnement du circuit logique de sélection 70.

Les signaux captés sont appliqués par un conducteur 78 au circuit logique de sélection pour commander les manoeuvres des différents commutateurs. Les détails de l'émetteur-récepteur de télémétrie et du moniteur/appareil de commande extérieur qui lui est associé ne sont pas importants, eux non plus, pour la compréhension de la présente invention: de tels systèmes sont bien connus dans la technique Le schéma par blocs de la fig 4 montre comment les signaux de sortie du circuit logique de sélection peuvent être

commandés par une séquence de bits émise par un système de comman-

de extérieur D'après ce qui est représenté sur la fig 1, le

circuit logique de sélection comporte quinze sorties L'émetteur-

récepteur de télémétrie peut donc appliquer une séquence de quinze bits à l'entrée du circuit logique de sélection, comme indiqué sur la fig 4 Le circuit logique de sélection comprend un registre à

décalage 90, dans lequel les quinze bits sont introduits par déca-

lage Un détecteur de synchro 92 détermine le moment o une séquence de quinze bits a été reçue (bien que cela ne soit pas

indiqué, certains bits de contrôle peuvent être également appli-

qués, de telle manière que le circuit logique de sélection cons-

tate qu'une séquence valable a été reçue, de façon connue en soi dans la technique) Dès que le détecteur de synchro a déterminé qu'une séquence de commande de quinze bits est présente dans le registre à décalage 90, il envoie une impulsion à l'entrée de chargement du registre 91 A ce moment, les bits stockés dans le registre à décalage sont tous chargés dans des étages respectifs

du registre 91 les signaux de sortie 93 du registre 91 représen-

tent les quinze signaux de commande indiqués aux sorties du circuit logique de sélection 70 sur la fig 1 Le schéma par blocs de la fig 4 n'illustre qu'une forme générale possible de commande Ce

qui importe pour comprendre la présente invention, c'est la suc-

cession dans laquelle les différents interrupteurs sont ouverts et

fermés, selon ce qui sera décrit ci-après.

il Il importe, pour comprendre la présente invention, de se rendre compte du mode de fonctionnement d'un modulateur delta et, à cet égard, on se référera au schéma par blocs symbolique de la fig 3 Un signal analogique d'entrée apparaît sur la borne 80 et un signal de sortie, sous forme de séquence de bits, apparaît sur la borne 85 Le signal d'entrée est appliqué, par l'intermédiaire d'un condensateur 81, à l'entrée moins d'un comparateur 86 Un

potentiel de référence VREF est appliqué à l'entrée plus du com-

parateur On supposera par exemple que le signal d'entr'e commence à décroître à partir d 'un certain niveau de repos Cela a tendance à faire baisser le potentiel à l'entrée moins du comparateur et le signal de sortie du comparateur devient haut, pour indiquer une valeur binaire de 1 Il en résulte que la source de courant 82

fait passer un courant de droite à gauche à travers le condensa-

teur 81, tendant à rétablir le potentiel à l'entrée moins du com-

parateur au niveau du potentiel de référence De manière semblable, la source de courant 83 est amenée à faire passer un courant de gauche à droite à travers le condensateur 81, lorsque le signal en

entrée croit à partir d'un niveau de repos La commande des sour-

ces de courant est indiquée symboliquement par la bascule bistable

84 La sortie du comparateur est reliée à l'entrée D de celle-ci.

L'entrée d'horloge reçoit une impulsion périodique, de manière à

commander l'état de la bascule bistable en fonction de l'échantil-

lon binaire instantané Du fait que les deux signaux de sortie de la bascule bistable commandent le fonctionnemient des sources de courant respectives, il est visible que non seulement le signal

de sortie du comparateur représente un échantillon binaire indi-

quant comment le signal en entrée varie, mais qu'il commande aussi les sources de courant de la manière requise Dans le cas d'un signal en entrée constant, des valeurs binaires O et 1 alternantes

apparaissent à la sortie.

Le modulateur delta ne fonctionne pas en sorte que le poten-

tiel à l'entrée moins du comparateur suive le potentiel à la borne d'entrée 80 L'entrée du comparateur est une masse virtuelle Ce qui se produit, c'est que le condensateur 81 est chargé et déchargé par les sources de courant, ce qui fait qu'il est ajouté, au potentiel à la borne d'entrée 80, ou qu'il en est soustrait un potentiel de condensateur tel que le niveau résultant à l'entzée moins du comparateur est égal au potentiel de référence Si une situation d'état stationnaire a été atteinte, avec l'apparition d'échantillons binaires O et 1 alternants sur la borne de sortie , et s'il y a alors une brusque variation de potentiel à la borne d'entrée 80, un certain nombre d'échantillons binaires de la même valeur est produit, jusqu'à ce que le condensateur 81 se soit chargé ou déchargé dans une mesure qui compense la variation à la borne d'entrée 80 De nombre d'échantillons binaires de valeur constante à la sortie du modulateur delta représente donc la grandeur de la variation à la borne d'entrée 80, la valeur des

bits de sortie représentant le sens de cette variation.

S'il est surveillé un signal d'entrée qui varie continuelle-

ment sur la borne 80, la séquence binaire à la sortie du modula-

teur delta permet de reconstituer le signal d'entrée P;ais s'il s'agit de mesurer un potentiel de courant continu, il faut que le modulateur delta puisse d'abord s'équilibrer; le potentiel à la borne d'entrée 80 doit être constant, le condensateur 81 ayant la possibilité de se charger ou de se décharger jusqu'au moment

auquel des échantillons binaires de valeurs alternantes apparais-

sent à la sortie Lorsque le niveau de courant continu à mesurer est alors appliqué à la borne d'entrée, les échantillons binaires

à la sortie auront une valeur constante jusqu'à ce que le conden-

sateur 81 se soit de nouveau chargé ou déchargé au point que les

échantillons binaires de sortie alternent de nouveau de valeur.

Le nombre d'échantillons binaires de valeur constante qui sont

générés à la suite de l'application, à la borne d'entrée, du poten-

tiel à mesurer, représente la différence entre le potentiel à la borne 80 juste avant le processus de mesure et le potentiel à cette borne au début du processus de mesure Lorsqu'on a affaire au potentiel d'un "noeud" ou point de jonction, il s'agit du potentiel par rapport à un certain autre potentiel On doit donc prendre des dispositions pour s'assurer qu'avant le lancement du processus de mesure, un potentiel de référence particulier sera appliqué à la borne d'entrée 80 et que le modulateur delta aura la possibilité de s'équilibrer Après quoi, lorsque le potentiel intéressant est appliqué subitement à la borne d'entrée, le nombre de bits de valeur constante qui seront générés à la sortie reflétera le potentiel du noeud à mesurer par rapport au potentiel

de référence particulier appliqué initialement.

Le condensateur 81 de la fig 3 est le condensateur d'entrée du modulateurdelta Dans le système de la fig 1, le modulateur delta 72 ne comporte pas de condensateur d'entrée A la place,

l'un des condensateurs 64, 66 ou 68 sert de condensateur d'entrée.

Des condensateurs différemment dimensionnés sont utilisés afin de pouvoir mesurer des signaux variables de différentes grandeurs On supposera par exemple que le modulateur delta 72 fonctionne à une fréquence de 16 k Hz et que le condensateur d'entrée est dimensionné

de telle sorte qu'au cours de chaque période d'horloge du modula-

teur delta, l'une des deux sources de courant provoque dans le condensateur une variation en pas de 0,3 m V Cela signifie que le système est limité dans sa vitesse de saut à ( 16 k Hz)( 0,3 m V), soit 4,8 V par seconde Etant donné qu'un signal RCG varie à une vitesse plus lente que 3 V/s environ, la séquence de bits de sortie du modulateur delta peut suivre un signal d'entrée qui varie 3 tant donné que le même courant est appliqué au condensateur d'entrée

pendant chaque cycle d'opération du modulateur delta, chaque va-

riation de tension aux bornes du condensateur varie en fonction inverse de la dimension du condensateur Ainsi, plus la dimension du condensateur est grande, plus la sensibilité est grande, car de petites variations du signal d'entrée peuvent etre décelées et suivies le condensateur 64 est le plus fortement dimensionné des

trois condensateurs et il est donc utilisé, en tant que condensa-

teur d'entrée du modulateur delta, lorsque la surveillance porte

sur des signaux analogiques de la plus faible amplitude (auricu-

laires); le condensateur est conçu pour assurer une variation en

pas de 0,1 m V pendant chaque période d'horloge du modulateur delta.

Le condensateur 66 est utilisé pour surveiller des signaux d'amplitude intermédiaire (ventriculaires) et le condensateur 68 est utilisé pour la sur-veillance des signaux ayant la plus grande

amplitude (les signaux d'entrée amplifiés AAMP et VAMP).

On notera également que l'émetteur-récepteur de télémétrie 74 ne doit pas nécessairement émettre vers le monde extérieur les échantillons binaires élaborés par le modulateur delta à la fré

quence de 16 k Hz: il peut être difficile d'émettre à une fréquen-

ce aussi élevée à travers un bottier métallique, en raison des effets de Foucault A la place, il est possible de former une somme courante de 64 échantillons binaires sur 4 me à la sortie du modulateur delta et de ne transmettre qu'une valeur de donnée

à 6 bits qui représente la somme des 64 bits (six bits sont néces-

saires pour représenter une valeur décimale dans la gamme de O à

63) Cela permet de réduire considérablement la fréquence d'émis-

sion Certes, la résolution du signal qui est reconstitué par un moniteur extérieur s'en trouve affectée en théorie, mais le débit des données est encore suffisant pour que les signaux surveillés soient reconstitués avec une résolution satisfaisante Comme le

niveau d'intégration sur microplaquette des stimulateurs cardia-

* ques va s'élever dans les années qui viennent, on peut s'attendre à ce qu'un circuit dans le stimulateur lui-même analyse le train de bits à la sortie du modulateur delta et émette, vers le monde extérieur, des signaux indiquant les résultats TI y a lieu de noter que la présente invention a trait à la manière dont le modulateur delta élabore une séquence de bits qui peut représenter des potentiels de courant continu à mesurer, aussi bien que des

signaux analogiques à suivre, et que la séquence de bits elle-

même peut être exploitée, soit à l'intérieur de l'appareil, soit

par un moniteur extérieur.

En cas de surveillance du signal physiologique auriculaire qui apparaît au noeud AO de la fig 1, le commutateur-sélecteur SW 1 ferme l'interrupteur SW 1-3 et le circuit logique de sélection ferme également le commutateur-sélecteur SW 4 Ainsi, le signal auriculaire qui est capté par l'électrode 48 et qui apparaît au noeud A O est transmis, par les interrupteurs SW 1-3 et SW 4, à l'entrée du modulateur delta, le condensateur le plus gros 64 servant de condensateur d'entrée C'est ce qu'il faut pour le

signal auriculaire de faible grandeur La position du commutateur-

sélecteur SW 2 n'a pas d'importance, puisque tous les interrupteurs SW 21 à SW 2-3 ont leurs sorties reliées, par l'intermédiaire du condensateur 66, à l'entrée de l'interrupteur SW 5 et que ce dernier est maintenu ouvert (les interrupteurs SW 6 et SW 7 sont également maintenus ouverts) Le signal auriculaire peut être ainsi surveillé selon ce qui est décrit dans la demande de brevet précitée de Honey et ses collaborateurs Bn cas de surveillance

du signal ventriculaire qui apparaît au noeud VO, le commutateur-

sélecteur SW 1 ne sélectionne aucun des interrupteurs S Wl-l à S Wl-5

et le commutateur-sélecteur SW 2 sélectionne l'interrupteur SW 2-2.

A ce moment, seul l'interrupteur SW 5 parmi les interrupteurs SW 3

à SW 7 est fermé Il est donc visible que le signal ECG ventricu-

laire est transmis par l'interrupteur SW 2-2, le condensateur 66

et l'interrupteur SW 5 à l'entrée du modulateur delta Le conden-

sateur de grosseur intermédiaire est utilisé, car le signal ven-

triculaire a une amplitude plus grande que le signal auriculaire

et il y a besoin de moins de sensibilité.

Ainsi, s'il est utilisé deux condensateurs 64, 66, ce n'est

pas simplement parce que des sensibilités différentes sont néces-

saires L'utilisation de deux condensateurs permet que les signaux auriculaire et ventriculaire soient surveillés simultanément, ce qui peut être d'une très grande valeur pour le diagnostic Par exemple, lors d'un intervalle de 4 ms sur deux, une séquence de

commande peut être émise par le moniteur extérieur vers le stimu-

lateur pour faire en sorte que le circuit logique de sélection

active un jeu différent parmi les deux jeux de sorties qui vien-

nent d'être décrits Lorsque chaque condensateur ne sert pas à transmettre son signal d'entrée respectif au modulateur delta, il

sert d'élément de mémoire, la charge précédente qui y est accumu-

lée ne se dissipant pas Ainsi, lorsqu'il est de nouveau relié à l'entrée du modulateur delta, la poursuite du signal respectif peut reprendre Pendant les 4 ms précédentes, le signal d'entrée associé au condensateur maintenant mis en circuit a varié et le modulateur delta doit "rattraper" Mais la fréquence d'horloge du modulateur delta est suffisamment élevée, par rapport à la vitesse à laquelle les signaux d'entrée varient, pour que le signal de sortie du modulateur présente un retard négligeable. La commutation des condensateurs à intervalles de 4 ms correspond à une fréquence de 125 Hz pour chacun des canaux Les composantes de fréquence intéressantes des signaux auriculaire et ventricubire

sont principalement dans la gmme de 20 à 30 Hz Ainsi, la commu-

tation des condensateurs est assez rapide pour qu'aucun problème important ne se pose à la reconstitution C'est l'utilisation de deux condensateurs commutés de cette manière qui permet que les

deux signaux soient surveillés simultanément (en dehors du fonc-

tionnement continu du stimulateur) S' il n'était utilisé qui'un seul condensateur, il ne serait pas possible de surveiller deux signaux simultanément, car le potentiel aux bornes du condensateur au début de la surveillance de l'un des signaux reflèterait

nécessairement le niveau de l'autre signal.

L'un et l'autre des signaux auriculaire et ventriculaire amplifiés AAJP et VAMP peuvent ire surveillés de façon continue par la simple fermeture de l'un des interrupteurs SW 6 ou SW 7, le

condensateur 68 servant de condensateur d'entrée pour le modula-

teur delta dans un tel cas Comme on l-'a déjà vu, en cas de surveillance du signal auriculaire ou ventriculaire amplifié, c'est le plus petit condensateur qui est utilisé, car ces signaux ont les plus grandes amplitudes et il n'y a besoin que de la plus

faible sensibilité.

Un autre signal continu d'intérêt est le signal -VBAT; la

surveillance du potentiel de la batterie de façon continue four-

nit des informations au sujet de l'ondulation d'alimentation.

Pour surveiller le potentiel de la batterie, les interrupteurs

SW 1-4 et SW 4 sont fermés, le condensateur 64 servant de condensa-

teur d'entrée du modulateur delta.

A titre d'exemple d'une mesure de courant continu, on con-

sidérera de nouveau la surveillance du potentiel -VBAT Mais dans ce cas, on ne cherche pas à surveiller de façon continue le

potentiel de la batterie, de manière à pouvoir suivre l'ondula-

tion d'alimentation: au lieu de cela, on veut connaître, à un certain instant particulier, la grandeur à circuit ouvert du potentiel de batterie par rapport au potentiel de référence VDD. Comme on l'a déjà vu, lorsqu'il s'agit de mesurer un quelconque potentiel de courant continu par rapport à un certain potentiel de référence, il faut que le modulateur delta puisse d'abord s'équilibrer, par application du niveau de référence à l'entrée du modulateur A cet effet, les interrupteurs SW 2- 3 et SW 5 sont d'abord fermés Le potentiel de référence VDD est donc appliqué à l'entrée du condensateur 66, c'est-à-dire le condensateur qui

est utilisé pour mesurer le potentiel -VBAT en circuit ouvert.

Après que la modulateur delta s'est équilibré, l'interrupteur SW 9 est ouvert et les interrupteurs S Wl-l et SW 3 sont fermés Si l'interrupteur SW 9 est ouvert, c'est pour que le potentiel qui est mesuré soit celui de la batterie, sans être abaissé par le passage de courant à travers la batterie (c'est-à-dire que ce qui

est mesuré, c'est le potentiel en circuit ouvert) Par la ferme-

ture des interrupteurs S Wl-l et 'SW 3, le potentiel de référence VDD est appliqué au côté droit du condensateur 64 et le potentiel -VBAT est appliqué au côté gauche du condensateur; ainsi, le

potentiel à travers le condensateur est égal au potentiel à mesu-

rer par rapport au niveau de référence le potentiel d'intérêt est échantillonné par le condensateur 64, car il n'est pas possible

de maintenir ouvert l'interrupteur SW 9 pendant les quelques secon-

des exigées par le modulateur delta pour effectuer la mesure: en effet, le stimulateur serait hors fonctionnement pendant ce

temps Le temps nécessaire pour effectuer la mesure est inverse-

ment proportionnel à la résolution de la mesure L'interrupteur SW 9 n'est donc ouvert que pendant 1 ms environ, temps suffisant pour qu'un échantillon du potentiel d'intérêt puisse être mis en mémoire dans le condensateur 64, mais suffisamment bref pour que

l'interruption de fonctionnement du stimulateur puisse être tolé-

rée Une autre raison de l'échantillonnage est que les niveaux de courant continu de travail ne sont pas forcément constants; par exemple, tandis que les condensateurs 28 et 30 se chargent, le prélèvement de courant à partir de la batterie peut affecter de façon importante le niveau de VBAT Etant donné que plusieurs secondes peuvent être nécessaires pour une mesure jusqu'à ce que le modulateur delta s'équilibre de nouveau, une mesure directe pourrait ne pas être possible si le potentiel d'intérêt variait pendant la période de mesure Les deux condensateurs 64 et 66 sont utilisés avantageusement l'un pour contr 8 ler l'équilibrage

initial et l'autre pour mémoriser un échantillon.

Après la phase d'échantillonnage, l'interrupteur S Wl-l est ouvert, en même temps que l'interrupteur SW 9 est fermé En même temps, l'interrupteur SW 2-3, qui a été précédemment fermé pour permettre au modulateur delta de s'équilibrer pour un potentiel

de référence VDD, se rouvre et l'interrupteur SW 2-1 se ferme alors.

Le résultat net est que le potentiel du côté gauche du condensa-

teur 66 s'élève brusquement depuis le niveau initial de VDD jus-

qu'au potentiel du côté gauche du condensateur 64, ce dernier potentiel étant égal à -VBAT (par rapport au niveau de référence VVDD) Pendant les quelques secondes qui suivent, le modulateur

delta génère une séquence d'échantillons binaires de valeur cons-

tante Le nombre de ces échantillons, jusqu'à ce que le modulateur delta commence à générer des échantillons de valeurs alternantes, est une mesure du potentiel -VBAT A la fin de la mesure, les interrupteurs SW 3, SW 2-1 et SW 5 peuvent être ouverts In est donc visible que l'application d'une technique d'échantillonnage permet de déterminer le potentiel de batterie en circuit ouvert, sans paralyser réellement le fonctionnement du stimulateur (en maintenant

ouvert l'interrupteur SW 9) pendant les quelques secondes effecti-

vement nécessaires pour effectuer la mesure (on notera qu'avec le montage en série des condensateurs 64 et 66 pendant l'opération de mesure, la valeur de capacitance est diminuée Le résultat de la

mesure doit donc être corrigé en conséquence).

La même séquence générale peut être adoptée pour mesurer le niveau du potentiel -VSS (c'est-à-dire le potentiel de batterie en circuit ouvert, moins une petite chute à travers l'interrupteur SW 9), tout simplement en n'ouvrant pas l'interrupteur SW 9 pendant

la période d'échantillonnage de 1 ms Le système de commande exté-

rieur peut déterminer le moment o l'échantillonnage doit s'effec-

tuer, en surveillant les signaux BCG continus de la manière décri- te précédemment Par exemple, en surveillant les signaux continus, il est possible de déterminer le moment oh des impulsions de stimulation ne sont pas émises, et c'est à cet instant que le

potentiel -VSS pourra être échantillonné pour la mesure.

Pour mesurer les niveaux des potentiels CA et CV, la séquence est analogue à celle qui est adoptée pour la mesure du niveau de

-VBAT (bien que l'interrupteur SW 9 reste fermé) La seule diffé-

rence est que pendant l'opération d'échantillonnages c'est l'un

des interrupteurs SW 1-2 ou SW 1-4 qui est fermé, au lieu de l'in-

terrupteur SWI-l.

Comme on l'a vu, pour mesurer l'impédance de la batterie 10,

des dispositions sont prises pour faire passer à travers la batte-

rie un courant provenant de la source 12, de telle manière que la grandeur du potentiel -VBAT soit diminuée La chute du potentiel

-VBAT est directement proportionnelle à l'impédance de la batterie.

Toutefois, si les deux mesures de -VBAT sont faites par rapport

au niveau de référence, du fait que l'erreur du système est fonc-

tion de la variation de pas à l'entrée du modulateur delta, une

mesure précise de la variation de potentiel peut n'être pas possi-

ble: l'erreur de mesure peut dépasser la différence de potentiel.

Pour cette raison, des dispositions sont prises pour laisser le modulateur delta s'équilibrer pour un potentiel -VBAT en entrée,

à un moment o l'interrupteur SW 8 est ouvert Après que le modu-

lateur delta s'est équilibré, l'interrupteur SW 8 est fermé et l'interrupteur SW 9 est ouvert, de telle manière qu'un échantillon du niveau de potentiel -VBAT puisse être pris au moment o ce niveau est réduit par la chute à travers la batterie, due à la

source de courant 12 C'est cet échantillon qui est ensuite appli-

qué comme signal d'entrée de pas au modulateur delta Etant donné que la variation-de pas est alors égale à la différence entre les niveaux de VBAT avec et sans l'influence de la source de

courant 12 sur le potentiel de la batterie, la variation relati-

vement petite du potentiel de la batterie peut être mesurée avec

précision Cette variation de potentiel est directement propor-.

tionnelle à l'impédance de la batterie et il est possible de faire, à partir d'elle, une détermination précise de l'impédance

de la batterie.

Au début de la séquence, les interrupteurs B Wl-1 et SW 2-1 sont fermés, ce qui fait que le potentiel -VBAT est appliqué au

côté gauche du condensateur 66 (l'interrupteur SW 8 étant ouvert).

La possibilité est laissée au modulateur delta de s'équilibrer,

c'est-à-dire que le moniteur extérieur attend que des échantil-

lons binaires de valeurs alternantes soient captés A ce moment,

le commutateur-sélecteulr SW 2 est placé dans sa position "inacti-

ve" et le c 8 té gauche du condensateur 66 reste flottant pendant l'échantillonnage rapide qui se produit alors D'interrupteur S Wl-l reste fermé; mais cette fois, l'interrupteur SW 9 est ouvert et les interrupteurs SW 8 et SW 3 sont fermés L'interrupteur SW 9 étant ouvert et l'interrupteur SW 8 fermé, le potentiel -VBAT est égal au niveau originel, moins la chute due au produit de la

grandeur de la source de courant et de l'impédance de la batterie.

Le nouveau niveau de -VBAT, rapporté à XDD, est échantillonné et mis en mémoire dans le condensateur 64 Puis l'interrupteur est remis dans son état normal ouvert et l'interrupteur SW 9 est remis dans son état normal fermé Si l'interrupteur S Wl-l est alors ouvert et si l'interrupteur SW 21 est alors fermé, il est visible

que le potentiel du cÈté gauche du condensateur 66 varie brusque-

ment, en fonction de la charge accumulée dans le condensateur 64; la variation brusque de potentiel dépend des deux niveaux de -VBAT et elle est relativement faible La mesure usuelle du modulateur

delta porte donc sur la variation du niveau de -VBAT, ce qui per-

met de déterminer l'impédance de la batterie (une fois que l'impé-

dance de la batterie est connue et après que des mesures de -VBAT ont été faites dans les deux positions, ouverte et fermée, de l'interrupteur SW 9, le courant d'alimentation peut être calculé

si cela présente un intérêt).

Lorsqu'est ainsi mesurée l'impédance de la batterie, le poten-

tiel de commande est rapporté au niveau de -VBAT, comme on vient de le voir; mais du fait que l'équilibrage initial s'effectue alors que l'interrupteur SW 9 est fermé, cet équilibrage intervient tandis que la batterie alimente les circuits du stimulateur La mesure est donc légèrement imprécise par le fait que la référence n'est pas une tension en circuit ouvert, alors que l'échantillon prélevé est la tension en circuit ouvert lorsque l'interrupteur

SW 8 est fermé et que l'interrupteur SW 9 est ouvert L'autre solu-

tion possible est par contre de maintenir ouvert l'interrupteur

SW 9 pendant l'équilibrage Cela pourrait prendre plusieurs secon-

des et la chute du potentiel -VSS, même avec la disposition con-

sistant à monter un condensateur d'accumulation 9 classique aux bornes de la batterie, pourrait donner lieu à la détection d'une

situation de "fin de service" avec, en conséquence, une modifica-

tion du fonctionnement du stimulateur si celui-ci est conçu pour modifier son mode de fonctionnement vers la fin de service de la batterie. Cette technique de base, consistant à rapporter les mesures du modulateur delta à des potentiels différents, de telle manière que les signaux d'entrée de pas puissent avoir de plus faibles amplitudes, ce qui permet de faire des mesures de différences de potentiel sans que les erreurs inhérentes soient excessives, peut être également appliquée pour mesurer des caractéristique des impulsions de stimulation On considèrera maintenant ce type très important de mesure en référence à l'impulsion de stimulation

ventriculaire de la fig 5.

La séquence de mesure implique tout d'abord la fermeture des interrupteurs SW 1-4 et SW 2-1, de telle manière que le niveau du potentiel CV apparaisse à l'entrée du condensateur 66; en-même

temps, l'interrupteur SW 5 est fermé, de telle sorte que le modula-

teur delta s'équilibre pour un niveau de potentiel CV d'entrée.

Peu avant la production de l'impulsion de stimulation, le commu-

tateur-sélecteur SW 2 est placé dans sa position inactive, ce qui

fait que l'interrupteur SW 2-1 s'ouvre; le coté gauche du conden-

sateur 66 reste flottant A la suite de l'impulsion de stimulation, la tension CV a baissé dans une mesure en rapport avec la charge

délivrée dans l'électrode 50 La nouvelle valeur est alors échan-

tillonnée dans le condensateur 64, l'interrupteur SW 3 étant fermé.

Cette opération d'échantillonnage prend quelques millisecondes.

L'interrupteur SW 1-4 est alors ouvert et les interrupteurs SW 2-1

et SW 5 sont fermés La variation de la tension CV est donc appli-

quée au modulateur delta.

Comme il y a deux condensateurs 28 et 40 dans la section de sortie ventriculaire, la chute de tension, chiffrée à 300 m V sur

la fig 5, est double de la valeur calculée si les deux condensa-

teurs sont également dimensionnés Si l'on connaît la tension de

l'impulsion de stimulation, on peut calculer l'impédance de l'élec-

trôde.

L'amplitude de l'impulsion de stimulation peut être mesurée

de la manière suivante L'interrupteur SW 3 étant fermé, l'inter-

rupteur SW 2-3 est fermé, l'interrupteur SW 2-1 est ouvert et le modulateur delta est équilibré au potentiel VDD Une impulsion de stimulation est alors échantillonnée sur le condensateur 64 à travers l'interrupteur SW 1-5 Après que l'interrupteur SW 1-5 a été ouvert, les condensateurs 64 et 66 sont mis en circuit de la

manière classique par ouverture de l'interrupteur SW 2-3 et ferme-

ture de l'interrupteur SW 2-1.

Des observations similaires s'appliquent aux mesures sur le

canal auriculaire.

Une modification du système est illustrée par la fig 2; deux interrupteurs supplémentaires sont montés de part et d'autre du condensateur 64, ces deux interrupteurs étant commandés par une

sortie supplémentaire SW 10/1 du circuit logique de sélection 70.

Il est également représenté un condensateur supplémentaire 64 '

auquel est aussi adjointe,de part et d'autre, une paire supplémen-

taire d'interrupteurs, ces deux interrupteurs étant commandés par

une sortie supplémentaire SW 10/2 du circuit logique de sélection.

Normalement, la sortie SW 10/1 est active et la sortie SW 10/2 ne l'est pas, ce qui fait que le condensateur 64 reste en circuit et agit de la manière décrite précédemment Mais si, à un moment quelconque, la sortie SW 10/1 est désactivée et la sortie SW 10/2 est activée à sa place, le condensateur 64 ' est mis en circuit au lieu du condensateur 64 Le condensateur 64 ' est un condensateur sensible à l'humidité Ce qui est effectué, c'est une mesure de -VBAR, d'abord avec le condensateur 64 en circuit, puis avec le condensateur 64 ' en circuit Selon la teneur en humidité dans le boîtier du stimulateur, la capacitance du condensateur 64 ' varie, ce qui signifie que la longueur du pas de tension aux bornes du condensateur 64 ' pendant chaque cycle d'opération du modulateur delta est fonction de la teneur en humidité En comparant le

nombre d'échantillons binaires de sortie de la même valeur, néces-

saire pour la mesure du potentiel -VBAT dans les deux cas, on peut déterminer les longueurs des pas relatifs Cela fournit une

indication des grandeurs de aapacitance relatives, à partir des-

quelles la teneur en humidité peut être déterminée (au lieu de mesurer le niveau de -VBAT, un quelconque autre niveau pourrait être mesuré de manière comparable; ce qui est important, ce sont

les nombres d'échantillons binaires de la même valeur, nécessai-

res pour effectuer les mesures lorsque les condensateurs 64 et 64 ' sont en circuit, ces nombres relatifs indiquant dans quelle mesure le condensateur 64 ' a varié à partir de sa valeur nominale de 0,03 microfarads, ce qui est une indication de la teneur en

humidité).

L'invention a été décrite à propos d'un mode de réalisation particulier, mais il est bien entendu que ce mode de réalisation

ne fait qu'illustrer l'application des principes de l'invention.

De nombreuses modifications peuvent y être apportées et d'autres dispositions peuvent être imaginées, sans que l'on s'écarte pour

autant de l'esprit et de la portée de l'invention.

Claims (29)

REVENDICATIONS -

1. Dispositif prothétique médical implantable, comportant des

moyens ( 48,50,14) propres à capter un signal physiologique à sur-

veiller, des moyens ( 72) pour élaborer, à partir d'un signal cap-

té, une séquence continue d'échantillons binaires, un excès de l'un des deux états de ces échantillons binaires représentant une va- riation du signal capté dans un sens correspondant, caractérisé par des moyens (SW 1, SW 6,SW 7) destinés à échantillonnerun potentiel

de fonctionnement dont le niveau doit être mesuré, et par des mo-

yens (SW 2-SW 5, 64, 66, 68) qui appliquent le potentiel échantil-

lonné à l'entrée des moyens élaborant les échantillons binaires.

2. Dispositif prothétique médical implantable selon la reven-

dication 1, caractérisé en ce que les moyens ( 72) d'élaboration des échantillons binaires élaborent des échantillons binaires à

états alternants pour un signal d'entrée constant après équili-

brage, et en ce que le niveau du potentiel échantillonné est re-

présenté par le nombre d'échantillons binaires du même état qui

sont élaborés à la suite de l'application du potentiel échantillon-

né à l'entrée des moyens-d'élaboration des échantillons binaires,

après un équilibrage initial.

3 Dispositif prothétique médical implantable selon la reven-

dication 2, caractérisé en ce que le niveau du potentiel échantil-

lonné doit &tremesuré par rapport à un potentiel de référence (VDD), et en ce qu'il comprend en outre des moyens (SW 2-3 et

SW 3) qui appliquent ce potentiel de référence à l'entrée des mo-

yens d'élaboration des échantillons binaires, en vue d'un équili-

brage initial.

4. Dispositif prothétique médial implantable selon la revendi-

cation 3, caractérisé en ce que les moyens d'échantillonnage com-

prennent un premier condensateur ( 64) pour représenter le poten-

tiel échantillonné, en ce que les moyens d'application du poten-

tiel de référence comprennent un second condensateur ( 66) au moyen duquel le potentiel de référence est appliqué initialement et en

ce que les moyens d'application du potentiel échantillonné éta-

blissent la connexion entre le premier condensateur et le second condensateur.

5 Dispositif prothétique médical implantable selon la revendi-

cation 4, caractérisé en ce que les moyens d'échantillonnage com-

prennent des moyens (S Wl) pour appliquer le potentiel dont le ni-

veau doit être mesuré à l'un des côtés du premier condensateur ( 64), tandis qu'ils appliquent le potentiel de référence à l'autre

côté de ce premier condensateur.

6. Dispositif prothétique médical implantable selon la reven-

dication 3, caractérisé en ce qu'il contient une batterie d'ali-

mentation ( 10), et en ce qu'il comprend en outre des moyens (SW 8, SW 9) pour faire passer sélectivement un courant constant à travers la batterie, tout en interrompant simultanément l'alimentation de la prothèse par la batterie, de telle manière qu'un équilibrage

par le potentiel d'alimentation de la batterie, puis un échantil-

lonnage du potentiel de la batterie tandis que ledit courant cons-

tant passe à travers celle-ci, suivi d'une mesure du potentiel

échantillonné de la batterie par rapport au potentiel d'alimenta-

tion utilisé pour l'équilibrage, permettent de déterminer l'impé-

dance de la batterie à partir de la mesure.

7. Dispositif prothétique médical implantable selon la reven-

dication 3, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un stimulateur car-

diaque et les moyens capteurs ( 48,50,14) captent le signal sur une électrode cardiaque, et en ce que les moyens (SW 1-4 et SW 2-1) d'application du potentiel de référence commendent les moyens ( 72) d'élaboration des échantillons binaires de telle manière que ces derniers s'équilibrent pour un potentiel de référence égal à

l'amplitude du flanc antérieur d'une impulsion de stimulation.

8. Dispositif prothétique médical implantable selon la reven-

dication 3, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un stimulateur car-

diaque bicavitaire et les moyens capteurs ( 48,50,14) comprennent des premiers moyens ( 48,14) pour capter des signaux auriculaires à surveiller et des seconds moyens ( 50,14) pour capter des si- gnaux ventriculaires à surveiller, les premiers comme les seconds moyens capteurs comprenant un condensateur respectif ( 64,66) pour appliquer le signal capté respectif à l'entrée des moyens ( 72) d'élaboration des échantillons binaires, de telle manière que des connexions alternées des condensateurs des premiers et des seconds

moyens capteurs à l'entrée des moyens d'élaboration des échantil-

lons binaires permettent de surveiller simultanément les deux si-

gnaux captés.

9. Dispositif prothétique médical implantable selon la reven-

dication 8, caractérisé en ce que le condensateur ( 64) des moyens

capteurs auriculaires ( 48,14) a une valeur plus grande que le con-

densateur ( 66) des moyens capteurs ventriculaires ( 50,14).

10. Dispositif prothétique médical implaqntable selon la revendication 3, caractérisé en outre par des moyens SW 10/1, SW 10/2) pour mettre en circuit un premier et un second condensateurs ( 64,64 ') à l'entrée des moyens ( 72) d'élaboration

des échantillons binaires, l'un de ces premier et second conden-

sateurs ayant une capacitance qui varie avec la teneur en hmidi-

té et les moyens d'élaboration des échantillons binaires fonction-

nant à la manière d'un modulateur delta, de telle sorte que des mesures du niveau du même potentiel, alors que le premier et le

second condensateurs sont mis respectivement en service, permet-

tent de déterminer la teneur en humidité à l'intérieur du dis-

positif prothétique à partir des nombres relatifs d'échantillons

binaires du même état qui sont élaborés au cours des deux mesures.

11. Dispositif prothétique médical implantable selon la reven-

dication 1, caractérisé en ce que le niveau du potentiel échantil-

lonné doit être mesuré par rapport à un potentiel de référence (VDD), et en ce qu'il comprend en outre des moyens (SW 2-3 et SW 3) pour appliquer ce potentiel de référence à l'entrée des moyens ( 72) d'élaboration des échantillons binaires, en vue d'un équilibrage initial, avant l'intervention des moyens (SW 2-SW 5, 64, 66, 68)

d'application du potentiel échantillonné.

12. Dispositif prothétique médical implantable selon la reven-

dication 11, caractérisé en ce que les moyens d'échantillonnage

comprennent un premier condensateur ( 64) pour représenter le po-

tentiel échantillonné, en ce que les moyens d'application du potentiel de référence comprennent un second condensateur ( 66)

au moyen duquel le potentiel de référence est appliqué initiale-

ment,et en ce que les moyens d'application du potentiel échan-

tillonné établissent la connexion entre le premier condensateur

et le second condensateur.

13 Dispositif prothétique médical implantable selon la reven-

dication 12, caractérisé en ce que les moyens d'échantillonnage comprennent des moyens (SW 1) pour appliquer le potentiel dont le niveau doit être mesuré à l'un des côtés du premier condensateur ( 64), tandis qu'ils appliquent le potentiel de référence à l'autre

côté de ce premier condensateur.

14 Dispositif prothétique médical implantable selon la revendi-

cation l, caractérisé en ce qu'il contient une batterie d'alimen-

tation ( 10), et en ce qu'il comprend en outre des moyens (SW 8, SW 9, pour faire passer sélectivement un courant constant à travers la batterie, tout en interrompant simultanément l'alimentation du dispositif prothétique par la batterie, de telle manière qu'un équ' librage initial des moyens d'élaboration des échantillons binaires

par le potentiel d'alimentation de la batterie, puis un échantil-

lonnage du potentiel de la batterie tandis que ledit courant cons-

tant passe à travers celle-ci,-suivi d'une mesure du potentiel de la batterie échantillonné par rapport au potentiel d'alimentation utilisé pour l'équilibrage, permettent de déterminer l'impédance

de la batterie à partir de la mesure.

15 Dispositif prothétique médical implantable selon la reven-

dication 1, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un stimulateur car-

diaque et les moyens capteurs ( 48,50,14) captent le signal sur une électrode cardiaque, et en ce que les moyens (SW 1-4 et SW 2-1) d'application du potentiel de référence commandent les moyens d'élaboration des échantillons binaires de telle manière que ces derniers s'équilibrent pour un potentiel de référence égal à l'amplitude du flanc antérieur d'une impulsion de stimulation,

16. Dispositif prothétique médical implantable selon la revendi-

cation 1, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un stimulateur cardia-

que bicavitaire et en ce que les moyens capteurs ( 48,50,14) com-

prennent des premiers moyens ( 48,14) pour capter des signaux auri-

culaires à surveiller et des seconds moyens ( 50,14) pour capter des signaux ventriculaires à surveiller, les premiers comme les seconds moyens capteurs comprenant un condensateur respectif ( 64,

66) pour appliquer le signal capté respectif à l'entrée des mo-

yens ( 72) d'élaboration des échantillons binaires, de telle ma-

nière que des connexions alternées des condensateurs des premiers

et des seconds moyens capteurs à l'entrée des moyens d'élabora-

tion des échantillons binaires permettent de surveiller simultané-

ment les deux signaux captés.

17. Dispositif prothétique médical implantable selon la reven-

dication 16, caractérisé en ce que le condensateur ( 64) des moyens

capteurs auriculaires ( 48,14) a une valeur plus grande que le con-

densateur 166) des moyens capteurs ventriculaires ( 50,14).

18. Dispositif prothétique médical implantable selon la reven-

dication 1, caractérisé en outre par des moyens (SW 10/1, SW 10/2) pour mettre en circuit un premier et un second condensateurs ( 64, 64 ') à l'rentrée des moyens ( 72) d'élaboration des échantillons binaires, l'un de ces premier et second condensateurs ayant une capacitance qui varie avec la teneur en humidité et les moyens d'éNaoration des échantillons binaires fonctionnant à la manière d'un modulateur delta, de telle sorte que des mesures du niveau du même potentiel, alors que le premier et le second condensateurs sont mis respectivement en circuit, permettent de déterminer la

teneur en humidité à l'intérieur du dispositif prothétique à par-

tir des nombres relatifs d'échantillons binaires du même état

qui sont élaborés au cours des deux mesures.

19. Dispositif prothétique médical implantable, comportant des moyens ( 48,50,14) pour capter un signal physiologique à surveiller et des moyens ( 72) pour élaborer, à partir d'un signal capté, une séquence continue d'échantillons binaires, un excès de l'un des deux états de ces échantillons binaires représentant une variation

du signal capté dans un sens correspondant, des échantillons binai-

res dont les états alternent étant élaborés pour un signal d'entrée constant après équilibrage, caractérisé par des moyens (S Wl-SW 9,

64,66,68) pour appliquer, à l'entrée des moyens ( 72) d'élabora-

tion des échantillons binaires, un potentiel de fonctionnement dont le niveau doit être mesuré, le niveau du potentiel de fonc,' tionnement étant représenté par le nombre d'échantillons binaires du même état: qui sont élaborés à la suite de l'application du Sotentiel de fonctionnement à l'entrée des moyens ( 72) d'élaboration des échantillons binaires, après un équilibrage initial,

20. Dispositif prothétique médial implantable selon la revendi-

cation 19, caractérisé en ce que le niveau du potentiel de fonction-

nement doit être mesuré par rapport à un potentiel de référence (VDD), et en ce qu'il comprend en outre des moyens (SW 2-3 et SW 3) pour appliquer ce potentiel de référence à l'entrée des moyens ( 72) d'élaboration des échantillons binaires, en vue de l'équilibrage

initial.

21. Dispositif prothétique médical implantable selon la revendi-

cation 20, caractérisé en ce qu'il contient une batterie d'alimen-

tation ( 10), et en ce qu'il comprend en outre des moyens (SW 8,SW 9) pour faire passer sélectivement un courant constant à travers la batterie, tout en interrompant simultanément l'alimentation du

dispositif prothétique par la batterie, de telle manière qu'un équi-

librage des moyens ( 72) d'élaboration des échantillons binaires par le potentiel d'alimentation de la batterie, puis une mesure du potentiel de la batterie tandis que ledit courant constant passe à travers celle-ci, par rapport au potentiel d'alimentation utilisé

pour l'équilibrage, permettent de déterminer l'impédance de la bat-

terie à partir de la mesure.

22. Dispositif prothétique médical implantable selon la reven-

dication 20, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un stimulateur car-

diaque et les moyens capteurs ( 48,50,14) captent le signal sur une électrode cardiaque, et en-ce que les moyens (SW 1-4 et SW 2-1) d'application du potentiel de référence commandent les moyens ( 72) d'élaboration des échantillons binaires de telle manière que ces

derniers s'équilibrent pour un potentiel de référence égal à l'am-

plitude du flanc avant d'une impulsion de stimulation.

23. Dispositif prothétique médical implantable selon la reven-

dication 19, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un stimulateur car-

diaque bicavitajre et les moyens capteurs ( 48,50,14) comprennent des premiers moyens ( 48,14) pour capter des signaux auriculaires à surveiller et des seconds moyens ( 50,14) pour capter des signaux ventriculaires à surveiller, les premiers comme les seconds moyens capteurs comprenant un condensateur respectif ( 64,66) pour appli-

quer le signal capté respectif à l'entrée des moyens ( 72) d'éla-

boration des échantillons binaires, de telle manière que des

connexions alternées des condensateurs des premiers et des se-

conds moyens capteurs à l'entrée des moyens d'élaboration des échantillons binaires permettent de-surveiller simultanément les

deux signaux captés.

24. Dispositif prothétique médical implantable selon la reven-

dication 23, caractérisé en ce que le condensateur ( 64) des moyens capteurs auriculaires ( 48,14) a une valeur plus grande que

le condensateur ( 66) des moyens capteurs ventriculaires < 50,14).

25. Dispositif prothétique médical implantable selon la reven-

dication 19, caractérisé en outre par des moyens, (SW 10/1, SW 10/2) pour mettre en circuit un premier et un second condensateurs

( 64,64 ') à l'entrée des moyens ( 72) d'élaboration des échantil-

lons binaires, l'un de ces premier et second condensateurs ayant

une capacitance qui varie avec la teneur en humidité et les mo-

yens d'élaboration des échantillons binaires fonctionnant à la manière d'un modulateur delta, de telle sorte que des mesures du

niveau du même potentiel, alors que le premier et le second con-

densateurs sont mis respectivement en circuit, permettent de dé-

terminer la teneur en humidité à l'intérieur du dispositif pro-

thétique à partir des nombres relatifs d'échantillons binaires du même état qui sont élaborés au cours des deux mesures,

26. Système pour faciliter la mesure d'un potentiel de fonction-

nement dans un dispositif prothétique médical implantable, carac-

térisé en ce qu'il comprend des moyens ( 72) pour élaborer, à par-

tir d'un signal d'entrée, une séquence continue d'échantillons

binaires, un excès de l'un des deux états de ces 'échantillons bi-

naires représentant une variation du signal d'entrée dans un sens correspondant, des échantillons binaires dont les états alternent étant élaborés pour un signal d'entrée constant après équilibrage, et des moyens (S Wl-SW 9, 64, 66, 68) pour appliquer, à l'entrée

des moyens ( 72) d'élaboration des échantillons binaires, un poten-

tiel de fonctionnement dont le niveau doit être mesuré, le niveau du potentiel de fonctionnement étant représenté par le nombre d'échantillons binaires du même état qui sont élaborés à la suite de l'application du potentiel de fonctionnement à l'entrée des

moyens d'élaboration des échantillons binaires, après un équili-

brage initial.

27. Système selon la revendication 26, caractérisé en ce que

le niveau du potentiel de fonctionnement doit être mesuré par rap-

port à un potentiel de référence (VDD), et en ce qu'il comprend en outre des moyens (SW 2-3 et SW 3) pour appliquer ce potentiel

de référence à l'entrée des moyens ( 72) d'élaboration des échan-

tillons binaires, en vue de l'équilibrage initial.

28. Système selon la revendication 27, caractérisé en ce que le dispositif prothétique contient une batterie d'alimentation ( 10), et en ce qu'il comprend en outre des moyens (SW 8, SW 9) pour faire passer sélectivement un courant constant à travers la batterie, tout en interrompant simultanément l'alimentation du dispositif prothétique par la batterie, de telle manière qu'un équilibrage des moyens ( 72) d'élaboration des échantillons binaires par le

potentiel d'alimentation de la batterie, puis une mesure du poten-

tiel de la batterie tandis que ledit courant constant passe à travers celle-ci, par rapport au potentiel d'alimentation utilisé pour l'équilibrage, permettent de déterminer l'impédance de la

batterie à partir de la mesure.

29. Système selon la revendication 27, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (SW 10/1, SW 10/2 pour mettre en circuit un premier et un second condensateurs ( 64,641) à l'entrée des moyens ( 72) d'élaboration des échantillons binaires, l'un de ces premier et second condensateurs ayant une capacitance qui varie avec la teneur en humidité et les moyens d'élaboration des échantillons binaires fonctionnant à la manière d'un modulateur delta, de telle sorte que des mesures du niveau du même potentiel de fonctionnement, alors que le premier et le second condensateurs sont mis respectivement en circuit, permettent de déterminer la

teneur en humidité à l'intérieur du dispositif prothétique à par-

tir des nombres relatifs d'échantillons binaires du même état

qui sont élaborés au cours des deux mesures.

, Système selon le revendication 26, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (SW 10/1, SW 10/2)pour mettre en circuit un premier et un second condensateurs ( 64,64 ')

à l'entrée des moyens ( 72) d'élaboration des échantillons binai-

res, l'un de ces premier et second condensateurs ayant une capaci-

tance qui varie avec la teneur en humidité et les moyens d'élabora-

tion des échantillons binaires fonctionnant à la manière d'un mo-

dulateur delta, de telle sorte que des mesures du niveau du même potentiel de fonctionnement, alors que le premier et le second condensateurs sont mis respectivement en circuit, permettent de

déterminer la teneur en humidité à l'intérieur du dispositif pro-

thétique à partir des nombres relatifs d'échantillons binaires

du même état qui sont élaborés au cours des deux mesures.