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Dus
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Cer
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Con A
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Ral
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Ner
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Molecule
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iron
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DES
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barium titanate
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lead zirconate
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Disease
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Bruit
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Inflammation
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Tic
(1)
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Generic
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cation
(3)
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Physical
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400 joules
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2515446A1
Family ID 2055158
Probable Assignee Cardiac Recorders Ltd
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title SOURCE D'ENERGIE ELECTRIQUE UTILISANT DES CAPSULES
EXPLOSIVES, NOTAMMENT POUR DEFIBRILLATEUR CARDIAQUE
Abstract
_________________________________________________________________
SOURCE D'ENERGIE ELECTRIQUE.
CETTE SOURCE UTILISE UNE PETITE CHARGE OU CAPSULE EXPLOSIVE, DONT
L'ENERGIE EST CONVERTIE EN UNE IMPULSION ELECTRIQUE BREVE ET DE FORTE
INTENSITE PAR UN CONVERTISSEUR ELECTROMAGNETIQUE 11, 12, PAR EXEMPLE
UN TRANSDUCTEUR PIEZOELECTRIQUE.
APPLICATION NOTAMMENT A L'ALIMENTATION DES ELECTRODES DE
DEFIBRILLATEURS CARDIAQUES PORTATIFS, OU D'UN AUTRE EQUIPEMENT
PORTATIF D'URGENCE.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention se rapporte a des sources d'energie utilisables
notamment dans les defibrillateurs' cardiaques et autres dispositifs
portatifs d'urgence qui doivent delivrer une impulsion electrique
breve et de for'te intensite. Les defibrillateurs classiques sont
chers et assez lourds Leur prix et leur poids sont dus surtout aux
dispositifs de production d'energie utilises actuellement.
Dans ces defibrillateurs habituels, l'energie electrique, fournie par
une batterie de piles ou d'accumulateurs ou par un redresseur alimente
par le secteur, est utilisee pour charger un gros condensateur Lorsque
le defibrillateur est en service, la charge accumulee est injectee
dans le patient par l'intermediaire d'un relais de commutation Les
composants d'alimentation en energie, notamment le conden-
sateur et le relais, sont relativement volumineux, lourds
et couteux Les defibrillateurs sur secteur presentent l'in-
convenient de n'etre transportables qu'a une distance limi-
tee Avec les defibrillateurs a batterie, il faut des char-
geurs ou bien remplacer frequemment les piles couteuses,
parce que la puissance utile de ces piles ou batteries di-
minue, meme quand le defibrillateur n'est pas en service.
Les defibrillateurs usuels, meme les portatifs, n'ont donc qu'une
disponibilite limitee, et ils sont en
particulier trop couteux pour etre largement utilises.
Une source d'energie selon l'invention, destinee a delivrer des
impulsions electriques breves et de forte intensite, comprend un
dispositif generateur d'explosions et un convertisseur
electromecanique expose aux effets de ce dispositif et destine a
produire un courant electrique
lorsqu'il est soumis a une contrainte par l'explosion pro-
duite par ce dispositif.
Le convertisseur electromecanique est avantageu-
sement un transducteur piezoelectrique, en particulier une matiere
ceramique telle qu'un barium titanate ou un lead zirconate Cette
matiere doit en general avoir une grande capacite et creer une tension
elevee lorsqu'elle subit
une contrainte.
Dans le cas d'un defibrillateur, le transducteur piezoelectrique ou
autre convertisseur electromecanique
peut pratiquement etres;relie directement a la bobine d'in-
duction par l'intermediaire de laquelle l'energie electrique est
appliquee au patient Le gros condensateur accumulateur et le relais a
grande puissance utile utilises dans les de- fibrillateurs connus,
sont supprimes, ainsi que la source d'energie electrique usuelle, ce
qui diminue fortement le
prix, le poids et l'encombrement du defibrillateur.
Au lieu de ces composants, le defibrillateur con-
tiendra un corps piezoelectrique a electrodes, une petite chambre
d'explosion adjacente a ce corps et un mecanisme declencheur destine a
enflammer une charge explosive disposee dans cette chambre La chambre
et le support du transducteur piezoelectrique doivent, bien entendu,
etre assez robustes pour resister a la pression creee par l'explosion,
mais, en utilisant des matieres piezoelectriques modernes et une
charge explosive relativement petite, il est possible d'obte-
nir un courant convenant pour la defibrillation Cette charge explosive
peut-commodement etre une capsule ou une cartouche
a blanctelle que celles qui sont utilisees dans les pisto-
lets de rivetage ou de clouage ou dans les pistolets destines
a donner le depart d'une course.
Pour la defibrillation, il faut en general une decharge electrique
d'environ 400 joules Il est possible 2.5 de l'obtenir avec un
transducteur piezoelectrique ceramique
au barium titanate ou au lead zirconate -
Un defibrillateur selon la presente invention
peut etre fabrique en serie a une fraction du prix d'un de-
fibrillateur usuel alimente par une batterie ou par le sec-
teur Il peut etre parfaitement portatif et peut servir d'appareil de
secours dans des cas ou on n'aura besoin de lui que de loin en loin
Pour une telle utilisation, il est
plus simple, plus sur et meilleur marche qu'un defibrilla-
lb teur a batterie, parce qu'il n'est pas necessaire de verifier
l'etat des accumulateurs ou de remplacer les piles couteuses a
intervalles rapproches pour en assurer la fiabilite Les capsules
explosives et-les cartouches se deteriorent a la
longue, mais elles sont tres bon marche et faciles a rempla-
cer, et l'on peut s'attendre a ce qu'elles restent efficaces
plus longtemps que la -plupart des piles Bien que les bat-
teries d'accumulateurs puissent etre fiables a long terme, il faut
constamment les recharger et elles ne presentent qu'une possibilite
limitee d'utilisation repetee, tandis que le defibrillateur selon
l'invention peut etre utilise aussi souvent et aussi vite qu'il est
possible d'inserer
les capsules explosives.
Il peut etre avantageux d'accoupler le transduc-
teur piezoelectrique a un oscillateur mecanique, tel qu'une lame
elastique ou une turbine, afin de diminuer la valeur
maximale des contraintes et d'allonger la duree des impul-
sions electriques produites Le transducteur peut etre monte sur une
lame metallique elastique ou bien, en variante, la pression creee par
l'explosion peut lui etre appliquee par
l'intermediaire d'une lame elastique ou d'une turbine action-
nee par les gaz degages par cette explosion et montee de facon a
frapper le transducteur en tournant Dans ce cas, il faudra en general
redresser les deux alternances du courant
electrique produit par le transducteur.
L'invention sera decrite plus en detail en re-
gard des dessins annexes a titre d'exemples nullement limita-
tifs, sur lesquels: la figure 1 est un schema du circuit electrique
d'un defibrillateur selon l'invention;
les figures 2 et 3 sont respectivement des ele-
vations schematiques laterale et de face d'une source d'energie selon
l'invention
la figure 4 est une coupe longitudinale schemati-
que d'une autre source d'energie selon l'invention; et les figures 5 a
8 representent schematiquement
d'autres sources d'energie selon l'invention.
Le defibrillateur represente sur la figure 1 com-
porte une source d'energie ou generateur 1 selon l'inven-
tion, par exemple du genre decrit plus en detail ci-apres.
Dans un cas simple, ce generateur comprend un ensemble en
matiere ceramique piezoelectrique communiquant avec l'inte-
rieur d'une chambre d'explosion conformee de maniere a loger une
capsule explosive et cooperant avec un mecanisme de declenchement de
tout type approprie, destine a enflammer cette capsule de facon a
appliquer'une contrainte sur la matiere piezoelectrique Comme on le
sait, une contrainte exercee sur une matiere piezoelectrique lui fait
-engendrer une tension electrique, qui est appliquee a un circuit de
decharge compose d'un redresseur 3, d'une bobine d'induction 4 et d'un
cond Lensateur 5, auquel sont reliees des electrodes usuelles 6,
destinees a etre appliquees sur le corps d'un patient 7 Une resistance
9 est branchee en
parallele avec ces electrodes Pour regler la duree des im-
pulsions appliquees au patient, un relais 8 est monte de fa-
con a faire passer la decharge, du patient a cette resistance
9 apres une duree predeterminee de production des impulsions.
En service, l'utilisateur applique simplement les electrodes sur le
patient, insere la capsule explosive, et actionne le
declencheur, La grande simplicite de realisation et d'utili-
sation est evidente.
Le defibrillateur peut comporter un magasin a capsules et un mecanisme
d'ejection de ces capsules, de maniere a faciliter l'utilisation
repetitive Le nombre de decharges qu'il est possible d'obtenir n'est
limite que par le nombre de capsules disponibles La configuration de
la chambre d'explosion, du declencheur, des magasins et des ejecteurs
est bien connue, et ne sera donc pas decrite ici
de maniere plus detaillee.
Une isolation phonique peut etre prevue pour etouf-
iron le bruit de l'explosion.
En fonction de la quantite d'energie necessaire,
le generateur peut contenir plus d'un element piezoelectri-
que, et peut enflammer plus d'une capsule a la fois.
La configuration du defibrillateur peut en gene-
ral correspondre a celle des defibrillateurs portatifs connus, et
l'appareil peut comprendre par exemple un coffret ou une mallette
contenant le generateur, la plus grande partie-ou la totalite du
circuit electrique, le declencheur et une electrode, ainsi qu'une
seconde electrode separee, mais connectee electriquement au circuit de
ce coffret Il est possible et tres aise d'utiliser un defibrillateur
de ce genre en prenant le coffret ou la mallette dans une main et
l'electrode separee dans l'autre main, en appliquant ce coffret et son
electrode, ainsi que l'autre electrode, sur le patient et en
actionnant le declencheur monte sur ledit coffret En variante, les
deux electrodes peuvent etre mon- tees sur le coffret Un autre
agencement possible comprend un coffret d'alimentation contenant le
generateur et le circuit, et deux electrodes separees, connectees a ce
coffret. Il peut etre avantageux d'appliquer l'energie au(x)
transducteur(s) piezoelectrique(s) au moyen d'un element mecanique
intermediaire, de facon a appliquer cycliquement une contrainte a
ce(s) transducteur(s), de sorte que le
signal emis soit un train d'impulsions ou une tension al-
ternative au lieu d'etre une impulsion unique.
Les figures 2 et 3 representent schematiquement un mecanisme de ce
genre Une enveloppe metallique delimite la-chambre d'explosion 2 ya
uneextremite etroite de laquelle
est disposee une capsule explosive ou autre charge 10 engen-
drant un effet thermique, un mecanisme approprie de mise a feu de
cette charge etant dispose a cette extremite La
chambre contient le rotor 11 d'une turbine, qui peut tour-
ner librement et qui est dispose de facon que les gaz de-
gages par l'inflammation de la charge engendrant un effet thermique
et, passant dans ce rotor, le fassent tourner rapidement La peripherie
du rotor forme une jante cannelee 12, qui vient en contact avec des
talons axiaux 13 de
percussion de cristaux piezoelectriques 14 montes radiale-
ment par groupes en serie.
En service, lorsque le rotor tourne, il applique cycliquement une
contrainte de percussion sur les cristaux piezoelectriques, de sorte
que ceux-ci produisent des trains d'impulsions electriques, dont les
deux alternances sont
redressees pour charger le circuit du defibrillateur.
L'avantage d'un agencement de ce genre reside
dans le fait qu'il diminue la valeur maximale des contrain-
tes appliquees aux transoucteurs piezoelet Oriques et aug-
mente la duree des sautes d'energie produites.
La figure 4 represente une variante dans la-
quelle la chambre d'explosion 2 est rectiligne et la charge engendrant
un effet thermique chasse un plongeur creux
, a surface cannelee&#x003E; qui agit sur des cristaux piezo-
electriques 14 disposes radialement, connectes par groupes
en serie et presentant des cones axiaux 13 de percussion.
A l'extremite opposee de l'enveloppe metallique 21 conte-
nant la chambre d'explosxi'n est dispose un amortisseur et/ou un
dispositif de renvoi 16, destine a renvoyer le plongeur
a son point de depart.
Au lieu d'agir sur des transducteurs piezo-
electriques, les gaz qui se degagent de la charge thermique peuvent
entrainer un generateur electromagnetique Ces gaz peuvent par exemple
entrainer une petite turbine portant
des aimants qui sont entraines dans ou devant des enroule-
ments du generateur, de facon a creer une saute ou impul-
sion de courant electrique.
Les figures 5 et -6 representent un generateur electromagnetique
analogue au generateur piezoelectrique represente sur la figure 4 Le
plongeur 15 est remplace par un ou plusieurs aimants permanents 17, et
les elements piezoelectriques sont remplaces par des armatures 18 en
iron doux, montees radialement et portant des enroulements
connectes par groupes en serie-et/ou en parallele.
En variante, dans un generateur electromagneti-
que analogue a celui qui est represente sur les figures 2 et 3, un
rotor compose d'un aimant permanent, entraine par la charge a effet
thermique, tourne dans un ou plusieurs
enroulements-qui creent le courant electrique delivre.
Les figures 7 et 8 representent un autre agence-
ment dans lequel une chambre d'explosion annulaire 2 con-
tient un groupe rotatif 19 d'aimant(s) permanent(s) fixe a un rotor ou
a un chariot de facon a etre chasse par l'effet
thermique de la charge 10 et a tourner dans cette chambre.
Une ou plusieurs armatures 20 en iron doux, montees radialement et
adjacentes a ladite chambre portent des enroulements relies par
groupes en serie ou en parallele et comportent des masses polaires
devant lesquelles ce ou ces aimants
passe(nt) de facon a creer un courant dans ces enroulements.
Le rotor peut comporter un ou plusieurs groupes d'aimant(s)
permanent(s) La chambre d'explosion est delimitee par une enveloppe
metallique circulaire ou en spirale, comportant un dispositif
amortisseur et de renvoi du ou des aimants permanents Les poles 'des
aimants peuvent etre disposes radialement comme sur la figure 7 ou
circonferentiellement
comme sur la figure 8.
La mention faite dans la description de charges
IG explosives et de charges a effets thermiques inclut les charges
propulsives et de facon generale les dispositifs de tous genres qui
convertissent rapidement une energie
chimique emmagasinee en energie thermique ou mecanique.
Il va de soi qu'il est possible, sans s'ecarter du domaine de
l'invention, d'apporter diverses modifications
aux sources d'energie electrique decrites et representees.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Source,'d'energie electrique destinee a delivrer des impulsions
breves et de forte intensite, caracterisee en ce qu'elle comprend une
charge ou un dis- positif ( 10) generateur d'explosion(s) et un
convertisseur electromecanique ( 11, 12) expose a l'action de ce
dispositif et destine a produire un courant electrique a partir de
l'energie liberee par l'eplosion de ladite charge ou due a ce
dispositif.
2 Source d'energie electrique selon la revendi- cation 1, caracterisee
en ce que le convertisseur est un transducteur piezoelectrique ( 11,
12, 14).
3 Source d'energie electrique selon la revendi- cation Z, caracterisee
en ce que-le transducteur piezo- electrique est accouple a un
oscillateur mecanique.
4 Source d'energie electrique selon la revendi- cation 1, caracterisee
en ce que le convertisseur electro- mecanique comprend un corps mobile
( 11; 15), monte de facon a etre entraine par les gaz de l'explosion
et un transduc- teur piezoelectrique ( 13, 14) dispose de facon a etre
frappe par ce corps.
5 Source d'energie electrique selon la reven- dication 1, caracterisee
en ce que le convertisseur est un generateur electromagnetique
comprenant un element magne- tic mobile ( 17, 19) dispose de facon a
etre entraine par l'explosion de la charge ( 10); ou due au dispositif
generateur ( 10)let au moins unenroulement qui coopere avec cet
element mobile de facon a produire un courant electri- que.
6 Defibrillateur cardiaque comprenant des electrodes ( 6) destinees a
etre appliquees sur le corps d'un patient (
7) et une bobine d'induction ( 4), caracterise en ce qu'il comporte
une source d'energie electrique selon l'une quelconque des
revendications precedentes, connectee de facon a appliquer l'energie
electrique'qu'elle produit aux electrodes ( 6) par l'intermediaire de
cette bobine d'induction ( 4).
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