FR2814358A1 - Systeme de capteur physiologique - Google Patents
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Abstract
Système de capteur physiologique d'enregistrement de signaux électriques, comprenant plusieurs électrodes de mesure, ainsi qu'un dispositif d'amplification du signal, une alimentation en puissance et un dispositif électronique de transmission du signal à un appareil extérieur de traitement du signal et/ ou de commande, les électrodes (3, 4, 5, 14, 15, n) de mesure et le dispositif (6, 16) d'amplification du signal sont disposés dans un premier boîtier (2, 13) blindé proche du patient et l'alimentation en puissance et le dispositif électronique sont disposés dans un deuxième boîtier (9) blindé proche du patient, le dispositif (6, 16) d'amplification du signal étant relié au dispositif électronique par une liaison (7, 17) par câble.
Description
!
SYSTEME DE CAPTEUR PHYSIOLOGIQUE
L'invention concerne un système de capteur physiologique d'enregistrement de signaux électriques de mesure dans un environnement portant atteinte à l'enregistrement, notamment dans un appareil à résonance magnétique, comprenant plusieurs électrodes de mesure ainsi qu'un dispositif d'amplification du signal, une alimentation en puissance et un dispositif électronique de conversion du signal et de transmission du signal à un
appareil extérieur de traitement du signal et/ou de commande.
Un système de capteur physiologique de ce genre sert à l'enregistrement in situ de valeurs physiologiques, par exemple pendant un examen d'un patient au moyen d'un appareil à résonance magnétique. Il est possible en utilisant un système de capteur de ce genre, par exemple pendant l'examen, d'enregistrer un électrocardiogramme afin de pouvoir d'une part détecter en continu l'activité du coeur; d'autre part on peut commander par la détection en continu de la position du coeur le fonctionnement de prise de vue de l'appareil à résonance magnétique. Si des images à résonance magnétique devaient montrer par exemple le coeur en une certaine position de claquement valvulaire, il peut être détecté exactement par l'intermédiaire des signaux d'électrocardiogramme le moment o le coeur est en la position de claquement valvulaire souhaitée et la prise de vue peut être déclenchée
par cet intermédiaire.
Un système de capteur physiologique de ce genre est connu par le US 5 782 241 et par le US 6 052 614. Dans ce système de capteur, il est présent plusieurs électrodes de mesure qui sont posées directement sur la peau du patient. Les électrodes sont disposées à l'extrémité inférieure d'un boîtier blindé, des dispositifs de filtre hautes fréquences, auxquels est associée respectivement une électrode, ainsi qu'une unité d'amplification différentielle, un filtre passe-bas, un convertisseur électro-optique pour la conversion des signaux de mesure en signaux optiques, qui sont donnés par l'intermédiaire d'une ligne optique de données à un dispositif externe de traitement et d'affichage, ainsi qu'une source de puissance sous la forme d'une batterie, étant montés de plus dans le boîtier. Tous les éléments pertinents pour le fonctionnement d'enregistrement et de prétraitement des signaux de mesure sont donc montés en commun dans le boîtier qui est placé sur le patient. Il en résulte cependant l'inconvénient que, en raison de la dimension de construction considérable et de l'intégration simultanée des électrodes de mesure, le système de capteur est à mettre en position près du coeur. Mais il existe ainsi le danger que ce système de capteur se trouve au moins en partie dans la région de formation d'image, donc dans la région à partir de laquelle l'image à résonance magnétique doit être prise. Il y est ainsi
au moins porté atteinte.
On connaît par le EP 0 173 130 A1 un dispositif pour la tomographie à spin nucléaire, dans lequel les électrodes sont reliées par lI'intermédiaire d'un câble à un dispositif d'amplification se trouvant à l'extérieur par rapport au dispositif de tomographie à spin nucléaire. Les signaux de mesure sont donnés par ce dispositif d'amplification, qui est monté conjointement avec le dispositif à spin nucléaire dans une cabine HF, par l'intermédiaire d'une liaison par guide d'ondes lumineux, un dispositif de traitement se trouvant à l'extérieur par rapport à la cabine. Il est décrit dans le DE 33 27 731 A1 un dispositif pour obtenir un signal d'électrocardiogramme pour un tomographe à spin nucléaire, dans lequel le tomographe à spin nucléaire est monté également dans une cabine HF, les signaux enregistrés étant guidés, pour empêcher des parasitages de l'image RMN, par I'intermédiaire d'une liaison blindée qui est mise au potentiel électrique de la cabine HF. Le DE 198 17 094 décrit un procédé et un dispositif pour dériver un électroencéphalogramme dans le tomographe à spin nucléaire, tandis qu'il est décrit dans le US-A 4 737 712 une source de puissance isolée qui peut travailler dans un champ magnétique intense et un champ RF, tel qu'il règne par exemple dans un appareil RMN. Enfin, le US-A 5 052 398 décrit un filtre convenant à l'utilisation dans un appareil RMN, pour la représentation du coeur en temps réel, tandis que le DE 41 38 702 A1 décrit un procédé et un dispositif pour diagnostiquer et analyser quantitativement des arrêts respiratoires et pour constater en même temps d'autres indispositions. On nommera, comme état supplémentaire de la technique, le DE 41 23 578 A1 dans lequel il est décrit un procédé non invasif pour la détection dans l'espace
de potentiels localisés du coeur.
L'invention vise à indiquer un système de capteur physiologique qui n'influence pas dans une très grande mesure la prise de vue et qui permet tout de même l'enregistrement aussi peu faussé que possible des signaux de
o10 mesure.
Suivant l'invention, on y parvient par un système de capteur physiologique d'enregistrement de signaux électriques de mesure dans un environnement portant atteinte à l'enregistrement, notamment dans un appareil à résonance magnétique, comprenant plusieurs électrodes de mesure ainsi qu'un dispositif d'amplification du signal, une alimentation en puissance et un dispositif électronique de conversion du signal et de transmission du signal à un appareil extérieur de traitement du signal et/ou de commande, caractérisé en ce que les électrodes de mesure et le dispositif d'amplification du signal sont disposés dans ou sur un premier boîtier blindé proche du patient et l'alimentation en puissance et le dispositif électronique sont disposés dans un deuxième boîtier blindé proche du patient, le dispositif d'amplification du signal étant relié ou pouvant être relié au dispositif électronique et à l'alimentation de puissance par une liaison par câble blindé
et/ou torsadé.
Le système de capteur suivant l'invention comprend deux boîtiers blindés qui sont constitués à la façon d'une cage de Faraday et qui contiennent les composants nécessaires à l'enregistrement et au prétraitement des valeurs de mesure. Il n'est présent dans le premier boîtier que les électrodes de mesure et le dispositif d'amplification des signaux. Ce boîtier est placé directement sur le patient, dans la région proche du coeur dans le cas de la prise d'un électrocardiogramme. Comme seules les électrodes de mesure - normalement trois - et le dispositif d'amplification des signaux sont intégrés à ce boîtier, il est très petit, ce qui fait qu'il peut être mis en position de manière à rendre possible un enregistrement exact des valeurs de mesure, mais à ne pas influencer sensiblement la prise de vue en raison de sa dimension. Les signaux de mesure enregistrés sont donnés par l'intermédiaire d'une liaison par câble blindé ou torsadé au deuxième boîtier et là au dispositif électronique et à l'alimentation en puissance. Il est assuré par l'intermédiaire de la liaison par câble blindé ou torsadé que les signaux de mesure analogiques et amplifiés peuvent être transmis dans une grande mesure sans être influencés par les champs magnétiques intenses qui s'appliquent au cours du fonctionnement d'un appareil à résonance
magnétique. C'est à dire que le rapport signal-bruit ne varie pratiquement pas.
Le deuxième boîtier peut être positionné entièrement à l'écart de la zone d'examen pertinente pour l'image. On cherche à ce que la longueur de la liaison par câble soit avantageusement dans l'intervalle compris entre 20 et
cm, mais elle peut être aussi plus grande.
On cherche à ce que le dispositif d'amplification des signaux soit disposé avantageusement à proximité immédiate des électrodes de mesure afin de maintenir l'injection de signaux parasites à un niveau aussi faible que possible. S'il est disposé plusieurs électrodes de mesure dans le boîtier, il peut leur être associé un dispositif commun d'amplification des signaux. En variante, il peut être prévu aussi un amplificateur propre pour chaque
électrode de mesure.
Outre une configuration du système comportant un premier boîtier et un deuxième boîtier, il est aussi possible que le système comporte plusieurs premiers boîtiers ayant respectivement plusieurs électrodes de mesure et un dispositif associé d'amplification des signaux, des signaux de mesure différents pouvant être enregistrés par les électrodes de mesure de chacun des boîtiers et chaque dispositif d'amplification des signaux étant relié ou pouvant être relié par l'intermédiaire d'une liaison par câble blindé ou torsadé distincte au dispositif électronique commun et à l'alimentation en puissance commune. Dans ce système de capteur multifonctionnel, le premier boîtier peut servir par exemple à l'enregistrement de signaux de mesure d'électrocardiogramme et l'autre premier boîtier peut servir à l'enregistrement de signaux de mesure d'électroencéphalogramme. Les deux sont très petits car ils ne contiennent que les électrodes et le dispositif d'amplification, la préparation commune des signaux s'effectuant dans le
deuxième boîtier commun.
Il est particulièrement avantageux que le dispositif d'amplification des signaux soit réalisé, pour des électrodes de mesure prévues pour l'enregistrement de signaux de mesure d'électrocardiogramme, rien que pour $ l'amplification des signaux de mesure. En variante de cela, il est aussi possible de réaliser le dispositif d'amplification également pour former des signaux différentiels spécifiques de dérivée. On utilise pour une mesure d'électrocardiogramme qui correspond aux dérivées d'extrémité suivant Einthoven trois électrodes de mesure qui sont orientées dans des directions différentes. Une première électrode de mesure est dirigée vers le bras gauche, une deuxième électrode de mesure est dirigée vers le bras droit et une troisième électrode de mesure est dirigée vers la jambe gauche. Il est enregistré comme signaux de mesure d'électrocardiogramme respectivement des signaux différentiels entre deux électrodes de mesure. Chaque signal différentiel correspond à une dérivée, trois dérivées étant possibles en tout, à
savoir le premier signal différentiel de l'électrode de mesure "bras gauche -
bras droit", le deuxième signal différentiel "jambe gauche - bras droit" et le troisième signal différentiel "jambe gauche - bras gauche". Pour des raisons de la technique de traitement des données, il est avantageux que la formation de la différence s'effectue déjà du côté du dispositif d'amplification. On utilise avantageusement des amplificateur opérationnels pour l'amplification et/ou la
formation de signaux différentiels.
Le dispositif électronique lui-même comporte avantageusement un module de conversion de signaux et un module de transmission de signaux qui sont couplés tous deux à l'alimentation en puissance. On entend par la notion de "module" ici de manière très générale un montage de dimensions aussi petites que possible qui sert à la conversion des signaux ou à la transmission des signaux. Tous les éléments nécessaires à cet effet peuvent être montés sur une platine commune. Comme donner au deuxième boîtier des dimensions aussi petites que possible est naturellement aussi un
objectif, une intégration commune des modules est avantageuse.
Le module de conversion des signaux devrait comporter avantageusement un filtre et au moins une unité de convertisseur. On peut utiliser comme convertisseur un convertisseur analogique-numérique ou un
convertisseur tension-fréquence.
S'il est prévu plusieurs entrées de signaux de mesure sur le deuxième boîtier ou sur le dispositif électronique, il est avantageux de prévoir pour chaque entrée de signaux de mesure un filtre distinct, les filtres étant reliés par l'intermédiaire d'un multiplexeur au convertisseur. Un filtre est prévu avantageusement pour chaque entrée de signaux de mesure, quel que soit le genre des signaux de mesure fournis, c'est à dire qu'il s'agisse par exemple de signaux de mesure d'électrocardiogramme ou de signaux de mesure d'électroencéphalogramme qui peuvent être détectés et lus en commun au cours du fonctionnement en multiplex. Le fonctionnement du multiplexeur peut être commandé avantageusement de l'extérieur par l'intermédiaire d'un dispositif de commande, si bien que l'enregistrement des signaux peut être commandé de l'extérieur par l'intermédiaire d'un appareil de traitement et/ou
de commande des signaux externe.
L'alimentation en puissance peut comporter une batterie ou un accumulateur auquel est associé un interrupteur pouvant être actionné par l'intermédiaire d'un champ magnétique externe. Cette conformation est avantageuse dans la mesure o il s'applique au cours du fonctionnement de l'appareil à résonance magnétique un champ magnétique suffisant, si bien que l'interrupteur est actionné et le circuit d'alimentation est fermé. Dès que le système de capteur est retiré de l'appareil à résonance magnétique, l'interrupteur s'ouvre à nouveau, l'alimentation en puissance n'est donc pas
raccordée en permanence.
En variante de cela, I'alimentation en puissance peut contenir aussi une ou plusieurs piles solaires qui sont exposées à de la lumière pouvant être amenée par l'intermédiaire d'une optique sur fibre, notamment de la lumière laser. Une troisième variante de l'invention prévoit que l'alimentation en puissance contienne une ou plusieurs piles solaires qui sont exposées à de la lumière pouvant être envoyée par un collecteur de fluorescence disposé sur la face extérieure du boîtier et captant la lumière ambiante. Un collecteur de fluorescence de ce genre peut être par exemple un matériau en plaque en Plexiglas dans lequel de la fluorescéine et d'autres
fluorogènes sont introduits par polymérisation.
Ce collecteur rassemble de la lumière ambiante diffuse incidente qui est concentrée sur sa face frontale et qui sort par l'intermédiaire d'une zone étroite. Cette lumière concentrée arrive, suivant l'invention, sur la
configuration de piles solaires, qui produit alors à son tour de l'énergie.
Une quatrième possibilité suivant l'invention prévoit que l'alimentation en puissance contienne au moins un condensateur qui est relié à des bobines qui sont montées sur la face extérieure du boîtier et qui, lors de lI'application d'un champ magnétique alternatif externe, fournissent une tension. Dans cette réalisation de l'invention, on utilise le champ magnétique qui s'applique de toutes façons au cours du fonctionnement de l'appareil à résonance magnétique en montant du côté extérieur du boîtier des bobines dans lesquelles il est induit en raison du champ magnétique une tension alternative qui, après redressement, sert à charger un condensateur qui alimente ensuite en puissance les éléments individuels du système. Il s'est avéré particulièrement avantageux d'associer aux piles solaires au moins un condensateur d'accumulation qui a une capacité d'accumulation > 1 F et qui met à disposition de la puissance au cours du fonctionnement. Ce condensateur d'accumulation qui est connu aussi dans le cercle spécialisé comme "Ultra Cap" ou "Gold Cap" a une capacité relativement grande, il peut donc accumuler suffisamment de puissance qu'il fournit ensuite au cours du fonctionnement. Il est ainsi assuré que les éléments du système sont alimentés en tension même si la puissance fournie par les piles solaires ou le au moins un condensateur relié aux bobines ne suffit pas. Le condensateur d'accumulation peut avantageusement être rechargé dans un poste de charge externe. Lorsque l'on utilise des piles solaires, le poste de charge produirait de la lumière aussi riche en énergie
que possible pour assurer une brève durée de charge.
Le module de transmission de signaux peut, suivant un premier mode de réalisation de l'invention, être un module de transmission radio par lequel les signaux de mesure enregistrés, amplifiés et ensuite convertis, sont
transmis sans fil au dispositif de traitement externe.
Une variante prévoit en revanche que le module de transmission de signaux soit un module de transmission infrarouge comportant au moins une diode de transmission infrarouge ayant une ligne optique associée, sortant du boîtier mais n'allant pas au récepteur, plusieurs diodes, notamment trois, auxquelles il est associé chaque fois une ligne optique, pouvant être
prévues avantageusement.
Suivant un troisième mode de réalisation de l'invention, le module de transmission de signaux peut être un module de transmission optique sur fibre comportant au moins une diode de transmission à ligne optique sur fibre associée. Une quatrième possibilité de réalisation propose enfin que le module de transmission de signaux soit un module à ondes
ultrasoniques comportant au moins un transducteur ultrasonique.
Comme cela a été déjà explicité, il est avantageux que le multiplexeur puisse être commandé de l'extérieur. A cet effet, il peut être prévu sur le module de transmission de signaux une entrée pour la ligne de commande externe, les signaux de commande étant passés en boucle par l'intermédiaire de ligne de commande interne du module de transmission de signaux au module de conversion de signaux, le cas échéant par I'intermédiaire de l'alimentation en puissance. Il est en l'occurrence avantageux d'associer à la ligne de commande interne prévue sur le module de transmission de signaux un récepteur optique qui convertit en signaux de commande électriques les signaux de commande optiques donnés par l'intermédiaire de la ligne de commande optique. Une deuxième possibilité io prévoit que, dans un mode de réalisation du module de transmission de signaux en module à ondes ultrasoniques, la ligne de signaux ultrasoniques serve à la transmission également des signaux de commande; elle est donc utilisée en même temps comme ligne allée et ligne retour. Les signaux de commande sont convertis par le transducteur ultrasonique en signaux de commande électriques qui sont retransmis ensuite par l'intermédiaire de la
ligne de commande interne.
Comme cela a été décrit, il est possible dans le système de capteur suivant l'invention de prévoir plusieurs premiers boîtiers pour l'enregistrement de différents signaux de mesure électriques. Afin d'augmenter encore la multifonctionnalité du système de capteur, il s'est avéré avantageux de raccorder ou de pouvoir raccorder au deuxième boîtier au moins encore un élément capteur supplémentaire qui enregistre les informations de mesure non électriques, le dispositif électronique comportant des moyens adéquats pour convertir les informations de mesure non électriques en signaux de mesure électriques. Il peut être prévu comme élément de capteur supplémentaire un élément de capteur optique, notamment une bague au doigt qui est placée par exemple autour du doigt d'un patient et qui mesure le pouls périphérique du patient au moyen de radiographie et mesure d'absorption. Cet élément capteur optique fournit des informations de mesure optiques qui sont amenées par l'intermédiaire d'une ligne optique sur fibre au dispositif électronique dans lequel est prévu un convertisseur optoélectronique pour la conversion en signaux de mesure électriques. En variante, le au moins un élément de capteur supplémentaire peut être un élément capteur pneumatique, notamment un anneau souple pour la poitrine qui est placé autour de la poitrine du patient et au moyen duquel l'activité respiratoire peut être mesurée. Cet anneau pour la poitrine a un volume d'air compressible qui est couplé par l'intermédiaire d'une ligne de pression à un capteur de pression dans le dispositif électronique. Comme le volume d'air et donc la pression varie en fonction de la respiration, il s'applique au capteur de pression une pression qui varie en permanence et qui peut être convertie en signaux de mesure électriques correspondants. Des avantages, dispositions et particularités supplémentaires de l'invention ressortent des exemples de réalisation décrits dans ce qui suit ainsi que du dessin. Au dessin: la figure I représente le principe d'un système de capteur o10 suivant l'invention, la figure 2 représente le principe du premier boîtier blindé comportant le dispositif d'amplification des signaux, représenté sous la forme du montage, la figure 3 représente un deuxième mode de réalisation du premier boîtier comportant le dispositif d'amplification des signaux et la figure 4 représente un troisième mode de réalisation du premier boîtier, la figure 5 est une ébauche de principe du module de conversion des signaux dans le deuxième boîtier blindé suivant un premier mode de réalisation, la figure 6 représente le module de conversion des signaux dans un deuxième mode de réalisation, la figure 7 représente le module de conversion des signaux d'un troisième mode de réalisation, la figure 8 représente le dispositif d'alimentation en puissance dans le deuxième boîtier blindé suivant un premier mode de réalisation, la figure 9 représente le module d'alimentation en puissance dans le deuxième boîtier suivant un deuxième mode de réalisation, la figure 10 représente le module d'alimentation en puissance du deuxième boîtier suivant un troisième mode de réalisation, la figure 11 représente le module d'alimentation en puissance dans un quatrième mode de réalisation dans le deuxième boîtier, la figure 12 représente le module de transmission de signaux du deuxième boîtier blindé suivant un premier mode de réalisation, la figure 13 représente le module de transmission de signaux du deuxième boîtier d'un deuxième mode de réalisation,
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la figure 14 représente le module de transmission de signaux du deuxième boîtier d'un troisième mode de réalisation, et la figure 15 représente le module de transmission de signaux
d'un quatrième mode de réalisation.
La figure I représente un système 1 de capteur physiologique suivant l'invention sous la forme d'une représentation de principe. Le système de capteur comprend un premier boîtier 2 sur lequel sont disposées dans l'exemple représenté trois électrodes 3, 4, 5 qui sont réalisées par exemple en vue de l'enregistrement d'un électrocardiogramme. Il est disposé dans le premier boîtier 2 de plus un dispositif 6 d'amplification des signaux qui amplifie les signaux fournis par l'intermédiaire des électrodes 3, 4, 5. Les signaux de mesure sont donnés par l'intermédiaire d'une liaison 7 par câble blindé ou torsadé à un module 8 de conversion des signaux qui est disposé dans un deuxième boîtier 9 blindé. Les signaux y sont convertis et ensuite donnés par l'intermédiaire d'un module 10 de transmission de signaux à un appareil 11 de traitement et/ou de commande des signaux externe. Il est disposé dans le deuxième boîtier 9 de plus une alimentation 12 en puissance
qui alimente tout le système de capteur en puissance.
Comme le représente de plus la figure 1, il est prévu un deuxième premier boîtier 13 sur lequel sont montées, dans l'exemple représenté, également deux électrodes 14, 15. Ces électrodes sont réalisées par exemple en vue de l'enregistrement de signaux de mesure d'électroencéphalogramme. Bien entendu, il peut être prévu aussi plus de deux électrodes. Il est disposé aussi dans ce premier boîtier 13 blindé un dispositif 16 d'amplification des signaux qui amplifie les signaux sur place, donc directement au lieu de mesure. Ces signaux de mesure sont donnés au module 8 de conversion de signaux par l'intermédiaire d'une liaison 17 par
câble blindé ou torsadé et préparé en conséquence.
De plus, il est raccordé au deuxième boîtier 8 blindé un élément 18 capteur supplémentaire qui est, dans l'exemple de réalisation représenté, un anneau souple pour la poitrine par l'intermédiaire duquel la respiration du patient peut être enregistrée. Cet anneau comprend un volume 19 d'air compressible qui est comprimé ou dilaté en conséquence lors de soulèvement et d'abaissement de la poitrine. La pression qui varie est envoyée par l'intermédiaire d'une ligne 20 de liaison pneumatique à un capteur adéquat dans le module 8 de conversion de signaux, ce sur quoi on 1! reviendra encore en détail dans ce qui suit. Il est raccordé de plus au deuxième boîtier 9 un deuxième élément 21 capteur en forme d'une bague au doigt au moyen de laquelle le pouls périphérique du patient peut être mesuré par absorption IR du sang. Les informations de mesure non électriques enregistrées (même les informations enregistrées au moyen de l'élément 18 capteur sont des informations de mesures non électriques) sont envoyées ici par l'intermédiaire de lignes 22 optiques sur fibre à un élément capteur
correspondant dans le module 8 de conversion de signaux.
La figure 2 représente comme ébauche de principe à plus grande échelle le premier boîtier 2 comportant un montage d'un premier mode de réalisation. Dans l'exemple représenté, il est représenté les électrodes 3, 4, 5, plusieurs électrodes auxquelles on a donné ici des signes de référence jusqu'à n pouvant aussi être raccordées. Il est associé à chaque électrode 3, 4, 5,..., n un amplificateur 23 opérationnel qui sert à lI'amplification des signaux de mesure. Les signaux de mesure amplifiés sont envoyés à des sorties 24 de signaux correspondantes qui sont caractérisées par Ch1, Ch2,... Chn. Il est représenté de plus les entrées 25 pour la tension d'alimentation. Un deuxième mode de réalisation d'un premier boîtier à dispositif d'amplification des signaux est représenté à la figure 3. Il est prévu sur le boîtier 2 à nouveau trois électrodes 3, 4, 5 en aval desquelles est branché aussi ici chaque fois un amplificateur 23 opérationnel. Le dispositif d'amplification des signaux suivant la figure 3 comprend cependant, outre les amplificateurs 23 opérationnels, des amplificateurs 26 opérationnels supplémentaires qui sont branchés aux amplificateurs 23 opérationnels de telle manière qu'un signal différentiel spécifique à la dérivation est émis par l'intermédiaire des sorties 24. En tout, trois dérivations sont possibles en raison de l'orientation des trois électrodes 3, 4, 5, à savoir "bras gauche - bras droit", "jambe gauche - bras droit" et "jambe gauche - bras gauche". Il est donc émis, contrairement au mode de réalisation suivant la figure 2 dans lequel les signaux réels amplifiés sont émis, ici déjà les signaux différentiels prétraités. L'émission et la transmission s'effectuent chaque fois par
l'intermédiaire de la liaison par câble blindé.
Enfin, la figure 4 représente un mode de réalisation supplémentaire suivant l'invention d'un premier boîtier 2. Il est monté sur ce boîtier 2, dans ce cas non pas de manière fixe, mais de manière mobile par l'intermédiaire de courtes liaisons par câble, trois électrodes 3, 4, 5 qui sont collées sur le patient et qui peuvent être mises en position chaque fois suivant une dérivation souhaitée. Les électrodes 3 et 4 servent à l'enregistrement des signaux de mesure, l'électrode 5 est à la masse et sert de référence. Il est visible que ici aussi il est monté en aval de chaque électrode 3, 4 un amplificateur 23 opérationnel ainsi qu'un deuxième amplificateur 26 opérationnel commun pour la formation de signaux différentiels. Comme il n'est déterminé ici qu'un seul signal entre les deux électrodes 3, 4, il n'est
prévu ici qu'une seule sortie 24 de signaux.
La figure 5 représente un premier exemple de réalisation du module 27 de conversion de signaux qui est monté dans le deuxième boîtier 9 blindé. Ils'applique aux entrées 28 les signaux amplifiés fournis par l'intermédiaire des sorties 24 ou les signaux différentiels, les sorties 29
servent au passage en boucle de la tension d'alimentation.
Il est monté en aval de chacune des entrées 28, dans l'exemple représenté, un filtre 30, dans l'exemple représenté avantageusement un filtre Slewrate (par exemple suivant le brevet EP 0 173 130) afin de filtrer les signaux du bruit. Les signaux analogiques sont, par l'intermédiaire d'un convertisseur 31, qui peut être un convertisseur analogique-numérique ou un convertisseur tension-fréquence, convertis en signaux numériques qui sont envoyés par l'intermédiaire de la sortie 32 sérielle à un module en aval. Les différentes entrées sont commandées par l'intermédiaire d'un multiplexeur 33 au cours du fonctionnement en multiplex, le multiplexeur 33 pouvant être commandé par l'intermédiaire d'une ligne 34 de commande par l'opérateur, si bien que des signaux quelconques peuvent être lus suivant ce qui est souhaité. La figure 5 représente de plus les entrées 35, 36 auxquelles s'appliquent les lignes de signaux des éléments 18 et 21 de capteur supplémentaire. Les lignes 22 optiques sur fibres transmettent leurs signaux à un convertisseur 33 optoélectronique qui convertit les signaux optiques en signaux de mesure électriques, le convertisseur 37 optoélectronique étant relié à son tour au multiplexeur 33. Les signaux de pression qui sont envoyés par l'intermédiaire de la ligne 20 de pression sont donnés à un capteur 38 de pression qui émet également des signaux électriques et qui est relié aussi au multiplexeur 33. Il est représenté à la figure 5 de plus encore les entrées 39
correspondantes pour la tension d'alimentation passée en boucle.
Une deuxième variante inventive du module de conversion des signaux est représentée à la figure 6. La structure correspond au module 27 de conversion des signaux, mais le module 40 de conversion des signaux suivant la figure 6 représente un dispositif 41 de décodage qui est associé au multiplexeur 33 et qui commande le multiplexeur de telle manière que les bons signaux différentiels de la dérivation souhaitée sont émis. Alors que le module 27 de conversion des signaux peut être combiné au premier boîtier suivant la figure 2, le module 40 de conversion de signaux peut être combiné
au premier boîtier suivant la figure 3.
Un module 41 de conversion des signaux, qui peut être combiné au premier boîtier suivant la figure 4, est représenté à la figure 7. Comme il n'est présent ici qu'un seul canal 28 d'entrée, ce signal peut être donné directement sans interposition d'un multiplexeur au convertisseur 31 qui peut
être commandé également par l'intermédiaire d'une ligne 34 de commande.
La figure 8 représente une alimentation 42 en puissance d'un premier mode de réalisation qui est monté dans un deuxième boîtier 9 blindée. Par l'intermédiaire d'entrées et de sorties 43, 44 et 45, 46 correspondantes, il est passé en boucle dans ce module d'alimentation en puissance les données sérielles converties par l'intermédiaire d'une ligne 47 de données et les signaux de commande par l'intermédiaire de la ligne 34 de signaux de commande. Comme ce module ne sert qu'à l'alimentation en
puissance, il ne se produit pas ici de traitement des signaux.
L'alimentation 42 en puissance comprend une batterie 48 qui peut être branchée ou débranchée par l'intermédiaire d'un interrupteur 49 pouvant être activé par l'intermédiaire d'un champ magnétique externe, avantageusement un interrupteur Reed. Cela signifie que l'alimentation en puissance est automatiquement branchée par l'intermédiaire du champ magnétique externe si le patient est dans l'appareil à résonance magnétique et que cet appareil est branché et est débranché en conséquence si le patient est sorti de l'appareil. Il est associé à la batterie 48 de plus un convertisseur DC-DC ayant un montage associé correspondant, le montage raccordé étant prévu entre autres pour la production de moyenne tension pour les amplificateurs opérationnels, la moyenne tension servant à des fins de symétrie. Le convertisseur de tension DC-DC lui-même produit à partir de la tension non régulée de la batterie une tension régulée. La tension à réguler est obtenue par le convertisseur par l'intermédiaire d'un condensateur 51 qui est chargé par l'intermédiaire de la batterie 48 et qui met à disposition une
tension lissée.
La figure 9 représente un deuxième mode de réalisation d'une tension 52 en puissance. La structure correspond sensiblement à l'alimentation en puissance suivant la figure 8, mais il est prévu ici pour la production de tension plusieurs piles 53 solaires qui sont exposées à de la lumière, de préférence de la lumière laser, qui est envoyée de l'extérieur par l'intermédiaire d'une ligne 54 optique sur fibre. La tension produite par les cellules 53 charge à son tour un condensateur 51 dont la tension et convertie à une tension constante par l'intermédiaire d'un convertisseur 50 DC-DC en aval. Un troisième mode de réalisation suivant l'invention d'une alimentation 55 en puissance est représenté à la figure 10. Il est prévu ici aussi plusieurs piles 53 solaires, ces piles étant exposées dans cet exemple de réalisation à de la lumière qui est rassemblée et concentrée par l'intermédiaire d'un collecteur 56 de fluorescence qui est monté sur la face extérieure du deuxième boîtier 9 blindé. Un condensateur 51 est chargé ici aussi par l'intermédiaire de la tension de piles solaires. La structure de principe correspond à celle des alimentations en puissance suivant les figures 8 et 9. Il est associé de plus ici cependant un condensateur 57 d'accumulation qui a une grande capacité > 1 F et qui peut être chargé avant l'utilisation du système de capteur dans un poste de charge externe, mais qui est chargé de plus au cours du fonctionnement par les piles solaires. Il est assuré par ce condensateur haute puissance que le condensateur 51 est chargé en permanence, même si -quelle qu'en soit la raison - la tension des piles solaires chute ou est trop petite. Des condensateurs de ce genre sont connus
dans le commerce sous le nom "Ultra-Cap" ou "Gold Cap".
Un quatrième mode de réalisation d'un alimentation 58 en puissance est représenté à la figure 11. Les condensateurs 57 et 51 y sont alimentés en tension par l'intermédiaire de deux ou plusieurs bobines 59 d'induction montées sur la face extérieure du boîtier. Il est induit dans les bobines 59 par le champ magnétique qui s'applique de l'appareil à résonance magnétique, au cours du fonctionnement, une tension qui sert à charger les
condensateurs 57 et 51.
On indiquera encore que les entrées et les sorties telles qu'elles sont décrites en référence à la figure 8 sont prévues aussi dans les alimentations en puissance individuelles suivant les figures 9 à 11. De plus, il est prévu des sorties 60 de tension correspondantes de part et d'autre de l'alimentation en puissance associée afin d'alimenter les modules
correspondants raccordés à l'alimentation en puissance associée.
La figure 12 représente un premier mode de réalisation d'un module 61 de transmission de signaux qui est monté dans le deuxième boîtier 9 blindé. Ce module de transmission de signaux est réalisé en module de transmission radio et comprend une unité 62 centrale d'émetteur-récepteur à laquelle les données sérielles qui arrivent sont données par l'intermédiaire de la ligne 41 de signaux. Les signaux de commande donnés de l'extérieur sont, par l'intermédiaire de la ligne 34 de signaux, donnés au module suivant, par exemple à l'un des modules d'alimentation en puissance représentés aux figures 8 à 11. L'unité 62 d'émetteur- récepteur est couplée par l'intermédiaire de filtres 63, 64 passe-bas et passe-haut à une antenne 65 RF par lI'intermédiaire de laquelle les signaux de mesure enregistrés sont donnés à l'appareil 11 de traitement et/ou de commande des signaux externes. De manière correspondante, les signaux de commande externes qui sont retransmis par l'intermédiaire de la ligne 34 de signaux de commande
peuvent bien entendu aussi être reçus par l'intermédiaire de l'antenne 65 RF.
Un deuxième mode de réalisation est représenté à la figure 13.
Le module 66 de transmission de signaux qui est représenté est réalisé en module de transmission infrarouge et comprend trois diodes 67 de transmission infrarouges à chacune desquelles est associé un signal d'électrode spécifique. Il est associé aux diodes 67 de transmission infrarouges chaque fois une ligne 68 optique dans laquelle les signaux infrarouges peuvent être injectés et par l'intermédiaire de laquelle les signaux peuvent être transmis à l'appareil 11 de traitement et/ou de commande des
signaux externe.
La figure 13 représente de plus une possibilité supplémentaire de pouvoir transmettre des signaux de commande au système I de capteur. Il est représenté une ligne 72 optique par l'intermédiaire de laquelle des signaux de commande, par exemple des signaux IR sont envoyés à un capteur 13 de réception, par exemple un phototransistor IR dans lequel les signaux optiques sont convertis en signaux de commande électriques correspondants qui peuvent être ensuite retransmis par l'intermédiaire de la ligne 34 de signaux
de commande.
16 2814358
La figure 14 représente un troisième mode de réalisation d'un module 69 de transmission de signaux suivant l'invention. Ce module est réalisé en module de transmission optique sur fibres et ne comprend qu'une seule diode 70 de transmission à laquelle est associée une ligne 71 optique sur fibre. Un dernier mode de réalisation d'un module 74 de transmission de signaux suivant l'invention est représenté à la figure 15. Les signaux de mesures sérielles y sont donnés à un oscillateur 75 qui commande un premier transducteur 76 ultrasonique et par l'intermédiaire duquel les signaux de mesure électriques sont convertis en signaux électriques. Ces signaux acoustiques sont retransmis par l'intermédiaire d'une ligne 77 de signaux sonores qui est couplée à une ligne 78 de signaux sonores qui retransmet les signaux à l'appareil de traitement et/ou de commande de signaux externe dans lequel les signaux sont à nouveau convertis et retraités. Il peut être envoyé par l'intermédiaire de cette ligne 78 aussi des signaux de commande acoustiques correspondants qui peuvent être donnés par l'intermédiaire d'une deuxième branche de la ligne 77 d'ondes sonores à un deuxième transducteur 79 ultrasonique dans lequel les ondes sonores sont converties à nouveau en signaux électriques. Les signaux convertis sont donnés à la ligne
34 de signaux de commande par l'intermédiaire d'un détecteur 80 d'ultrasons.
Pour finir, on indiquera que tous les montages présentés ne sont que des exemples de réalisation qui n'ont pas de caractère limitatif. Le spécialiste peut à sa guise simplifier les montages, les compléter ou les
combiner de manière adéquate.
Claims (27)
1. Système de capteur physiologique d'enregistrement de signaux électriques de mesure dans un environnement portant atteinte à l'enregistrement, notamment dans un appareil à résonance magnétique, comprenant plusieurs électrodes de mesure ainsi qu'un dispositif d'amplification du signal, une alimentation en puissance et un dispositif électronique de conversion du signal et de transmission du signal à un appareil extérieur de traitement du signal et/ou de commande, caractérisé en ce que les électrodes (3, 4, 5, 14, 15, n) de mesure et le dispositif (6, 16, 81, o10 82, 83) d'amplification du signal sont disposés dans ou sur un premier boîtier (2, 13) blindé proche du patient et l'alimentation (42, 52, 55, 58) en puissance et le dispositif électronique sont disposés dans un deuxième boîtier (9) blindé proche du patient, le dispositif (6, 16, 81, 82, 83) d'amplification du signal étant relié ou pouvant être relié au dispositif électronique et à l'alimentation (42, 52, 55, 58) de puissance par une liaison (7, 17) par câble blindé et/ou torsadé.
2. Système de capteur physiologique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (6, 16, 81, 82, 83) d'amplification du signal
est disposé à proximité immédiate des électrodes (3, 4, 5, n) de mesure.
3. Système de capteur physiologique suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs premiers boîtiers (2, 13) ayant chacun plusieurs électrodes (3, 4, 5, 14, 15, n) de mesure et un dispositif (6, 16, 81, 82, 83) associé d'amplification du signal, des signaux de mesure différents pouvant être enregistrés par les électrodes (3, 4, 5, 14, 15, n) de mesure de respectivement un boîtier (2, 13) et chaque dispositif (6, 16, 81, 82, 83) d'amplification du signal étant relié ou pouvant être relié par une liaison (7, 17) par câble distincte blindé et/ou torsadé au dispositif commun
d'électronique et à l'alimentation commune de puissance.
4. Système de capteur physiologique suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les électrodes (3, 4, 5, n) de mesure d'un premier boîtier (2) servent à l'enregistrement de signaux de mesure d'électrocardiogramme et les électrodes (14, 15) de mesure d'un autre premier boîtier (13) à l'enregistrement de signaux de mesure d'électroencéphalogramme.
5. Système de capteur physiologique suivant l'une des
revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (81, 82, 83)
d'amplification du signal est réalisé,pour des électrodes de mesure prévues pour l'enregistrement de signaux de mesure d'électrocardiogramme, rien que pour l'amplification des signaux de mesure ou aussi pour la formation de
signaux différentiels spécifiques à la dérivée.
6. Système de capteur physiologique suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est prévu des amplificateurs (23, 26) opérationnels
pour l'amplification et/ou la formation de signaux différentiels.
7. Système de capteur physiologique suivant l'une des
revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif électronique
comporte un module (27, 40, 41) de conversion de signaux et un module (61, 66, 69, 74) de transmission de signaux qui sont couplés tous deux à
l'alimentation (42, 52, 55, 58) en puissance.
8. Système de capteur physiologique suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le module (27, 40, 41) de conversion de signaux
comporte au moins un filtre (30) et au moins une unité (31) de convertisseur.
9. Système de capteur physiologique suivant la revendication 8,
caractérisé en ce que le convertisseur (31) est un convertisseur analogique-
numérique ou un convertisseur tension-fréquence.
10. Système de capteur physiologique suivant la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il est prévu pour chaque entrée (28) de signaux de mesure un filtre (30) distinct, les filtres (30) étant reliés par l'intermédiaire d'un
multiplexeur (33) au convertisseur (31).
11. Système de capteur physiologique suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le fonctionnement du multiplexeur (33) peut être commandé de manière externe par l'intermédiaire d'une ligne (34) de commande.
12. Système de capteur physiologique suivant l'une des
revendications 7 à 11, caractérisé en ce que l'alimentation (42) en puissance
comporte une batterie (48) ou un accumulateur auquel est associé un interrupteur (49) pouvant être actionné par l'intermédiaire d'un champ
magnétique externe.
13. Système de capteur physiologique suivant l'une des
revendications 7 à 11, caractérisé en ce que l'alimentation (52) en puissance
contient une ou plusieurs piles (53) solaires qui peuvent être exposées à de la
lumière pouvant être envoyée par l'intermédiaire d'une optique (54) sur fibre.
14. Système de capteur physiologique suivant l'une des
revendications 7 à 11, caractérisé en ce que l'alimentation (55) en puissance
contient une ou plusieurs piles (53) solaires qui peuvent être exposées à de la lumière envoyée par l'intermédiaire d'un collecteur (56) de fluorescence
monté sur la face extérieure du boîtier et interceptant de la lumière extérieure.
15. Système de capteur physiologique suivant l'une des
revendications 7 à 11, caractérisé en ce que l'alimentation (58) en puissance
contient au moins un condensateur (51) qui est relié à des bobines (59) qui sont montées sur la face extérieure du boîtier et qui fournissent une tension
lors de l'application d'un champ magnétique externe.
16. Système de capteur physiologique suivant l'une des
revendications 13 à 15, caractérisé en ce qu'il est associé aux piles (53)
solaires ou au au moins un condensateur (51) au moins un condensateur (57) d'accumulation qui a une capacité > 1 F et qui met à disposition de la puissance au cours de fonctionnement et peut être rechargé au cours du
fonctionnement, notamment par les piles (53) solaires.
17. Système de capteur physiologique suivant la revendication 16, caractérisé en ce que le condensateur (57) d'accumulation peut être
chargé dans un poste de charge externe.
18. Système de capteur physiologique suivant l'une des
revendications 7 à 17, caractérisé en ce que le module (61) de transmission
de signaux est un module de transmission radio, notamment à base de
hautes fréquences.
19. Système de capteur physiologique suivant l'une des
revendications 7 à 18, caractérisé en ce que le module (66) de transmission
de signaux est un module de transmission infrarouge comportant au moins une diode (67) de transmission infrarouge ayant une ligne (68) optique associée.
20. Système de capteur physiologique suivant l'une des
revendications 7 à 19, caractérisé en ce que le module (69) de transmission
de signaux est un module de transmission optique sur fibre comportant au moins une diode (70) de transmission ayant une ligne (71) optique sur fibre associée.
21. Système de capteur physiologique suivant l'une des
revendications 7 à 20, caractérisé en ce que le module (74) de transmission
de signaux est un module d'ondes ultrasoniques comportant au moins un
transducteur (76) ultrasonique.
22. Système de capteur physiologique suivant l'une des
revendications 1 à 21, caractérisé en ce qu'il est prévu sur le module (66, 74)
de transmission de signaux une entrée pour la ligne de commande externe, les signaux de commande étant passés en boucle par l'intermédiaire de ligne (34) de commande interne du module de transmission de signaux au module de conversion de signaux, le cas échéant par l'intermédiaire de l'alimentation
en puissance.
23. Système de capteur physiologique suivant la revendication 22, caractérisé en ce qu'il est associé à la ligne (34) de commande interne prévue sur le module de transmission de signaux un récepteur (73) optique qui convertit les signaux de commande optiques donnés par l'intermédiaire de
la ligne (72) de commande optique en signaux de commande électriques.
24. Système de capteur physiologique suivant l'une des
revendications 1 à 21, caractérisé en ce qu'une ligne (78) de signaux
ultrasoniques disposée sur le module (74) de transmission de signaux réalisé en module d'ondes ultrasoniques sert à la transmission des signaux de commande qui sont convertis en signaux de commande électriques par le au
moins un transducteur (79) ultrasonique prévu du côté du module.
25. Système de capteur physiologique suivant l'une des
revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est raccordé ou peut être
raccordé au deuxième boîtier (9) au moins un élément (18, 21) capteur supplémentaire qui enregistre des informations de mesure non électriques, le dispositif électronique comportant des moyens adéquats pour la conversion des informations de mesure non électriques en signaux de mesure électriques.
26. Système de capteur physiologique suivant la revendication , caractérisé en ce que le au moins un élément (21) capteur supplémentaire est un élément capteur optique, notamment une bague au doigt, les informations de mesure optiques étant, par l'intermédiaire d'une ligne (22) optique sur fibre, envoyées au dispositif électronique o un convertisseur (37) optoélectronique est prévu pour la conversion en signaux
de mesure électriques.
27. Système de capteur physiologique suivant la revendication ou 26, caractérisé en ce que le au moins un élément (18) capteur supplémentaire est un élément capteur pneumatique, notamment une bague souple à la poitrine, qui est couplée par l'intermédiaire d'une ligne (20) de pression au dispositif électronique o un capteur (38) de pression est prévu
pour la conversion en signaux de mesure électriques.
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