Défibrillateur externe

Le défibrillateur externe

 

Le défibrillateur externe

 

 

 

 

 

  1. Electrodes
  2. Bouton marche arrêt
  3. Ecran d’affichage
  4. Indique si l’appareil est prêt à fonctionner
  5. 2 boutons pour les options
  6. Bouton de choc
  7. Haut parleur
  8. Schéma indiquant l’emplacement des électrodes


Quel est le fonctionnement électrique et le mode de pilotage automatique d'un défibrillateur externe (DAE) ?

 

Le défibrillateur est constitué :

  • d'un générateur de courant qui est batterie rechargeable de forte capacité ;
  • un condensateur qui est un moyen d’emmagasiner de l'énergie électrique et de la restituer en un très bref instant ;
  • d'interrupteurs (K1 et K2) gérant le passage du courant pour permettre les phases de chargement de condensateur et celles de chocs (décharge du condensateur) ;
  • de capteurs permettant de surveiller le fonctionnement du cœur du patient ;
  • d'un automate de pilotage qui décide du moment, de la puissance et de la durée du choc électrique ;
  • de 2 électrodes permettant de conduire le courant et de le transmettre dans et au travers du corps du patient.

 

 

La représentation simplifiée du DAE est schématisée ci-dessous :

La représentation simplifiée du système d'un défibrillateur externe


 

 

La première phase du fonctionnement : la charge de l’appareil

 

La charge de l’appareil correspond à la charge du condensateur. Ce phénomène se produit lorsqu’on ferme l’interrupteur  K1 (en laissant K2) ouvert qui assure alors le passage du courant (dans la boucle rouge).

 

Les variations de la tension entre les bornes du condensateur, lors de sa charge, sont représentées le graphique suivant :

Courbe de charge du condensateurCourbe représentant l’évolution de la tension en fonction du temps lors de la charge du condensateur



 La tension entre les bornes du condensateur augmente jusqu’à atteindre une valeur maximale Umax = 1500 V qui est atteinte en de 2 secondes. Le condensateur est alors chargé au maximum.



Le condensateur du DAE étudié a une capacité de 350 µF (micro Farad). L’énergie EC emmagasinée par un condensateur, de capacité C (en Farad : F) et dont la tension entre ses bornes est notée U (en volt : V), peut être calculée par la relation suivante :

EC =1/2  C × U²


L’énergie maximale Ec, chargé (en Joule : J) que le condensateur a accumulé à la fin de la charge peut alors être calculée en prenant la valeur maximale de la tension Umax atteinte lorsque le condensateur est chargé.

 

Ec,chargé = 1/2 C × U2max

 Ec, chargé =  1/2 × 350.10-6  × 15002

 Ec, chargé = 394 J


 

Seconde phase de fonctionnement : génération du choc électrique à destination du patient


Le condensateur C est chargé, le DAE est prêt à être utilisé. Il faut le relier au thorax du patient par l’intermédiaire d’électrodes : un fort courant va passer dans le corps et dans le cœur du patient, c’est la phase de choc.

 L’automate de pilotage du DAE détermine le niveau d'énergie du choc électrique en fonction du besoin du patient et de sa morphologie.

Pour envoyer le choc électrique, il suffit de fermer l'interrupteur K2 (K1 ouvert) : le courant circule alors dans le circuit vert. Le condensateur se décharge. Le passage de courant est automatiquement arrêté dès que l'énergie déterminée par l’automate de pilotage a été délivrée. Cette interruption est assurée par l’ouverture extrêmement rapide de l’interrupteur K2 qui doit être capable de couper une forte intensité.

 

Observons l’évolution la tension entre les bornes du condensateur en fonction du temps, lors de la décharge.



La tension entre les bornes du condensateur chute de 1500 V à 750 V en 17 ms puis se stabilise à cette valeur. Le condensateur a donc été partiellement déchargé.

Courbe représentant l’évolution de la tension en fonction du temps lors de la délivrance du choc électrique

 Courbe représentant l’évolution de la tension en fonction du temps lors de la délivrance du choc électrique


Déterminons la puissance libérée par le choc.

 L’énergie du condensateur initialement chargée a été calculée précédemment :  Ec, chargé = 394 J

  • Calculons son énergie en fin de décharge (lorsque la tension entre ses bornes U est égale à 750 V)


Ec,fin de décharge =  1/2 C × U²

Ec, fin de décharge =  1/2 × 350.10-6  × 7502

Ec, fin de décharge = 98 J

 

  • Le condensateur a donc délivré l’énergie Echoc suivante :

 Echoc = Ec, chargé – Ec, fin de décharge

 Echoc = 394 - 98

 Echoc = 296 Joules

 

La puissance libérée P (en watt) par le condensateur, pendant la durée de décharge Δt (en seconde) est déterminée par la relation :

P = E / t

 P = EchocΔt

 P = 296 / 17.10-3

 P = 17,4 kW


 

La durée de décharge est très courte, ce qui permet d’obtenir une forte puissance pour stimuler le cœur.

La puissance doit être importante car le cœur est un muscle très dense et massif. Il faut le choquer dans toute sa masse pour que les effets de relance du cycle normal s'installent.

 Comme cette puissance est importante, il faut :

  • isoler le mieux possible le patient du sol pour ne pas qu'il conduise le courant 
  • ne pas toucher le patient 
  • s'assurer que les électrodes sont en parfait contact avec la peau du patient qui risque d’être brûlé si cette consigne est mal respectée 
  • placer convenablement les électrodes pour que cette décharge passe par le cœur et fasse son effet


Zones de passage du courant Zones de passage du courant


 

Les avancées de la technologie

 

Les derniers appareils bénéficient du meilleur de la technologie.  Ils s'adaptent automatiquement à la morphologie du patient (plus particulièrement à son impédance qui varie avec la température, la couche de graisse, la position des électrodes, la pilosité, l'humidité ou la sudation, la morphologie de la cage thoracique). Les progrès de l'électronique ont aussi permis, au-delà de la miniaturisation d'intégrer des fonctions de surveillance cardiaque. Ainsi, la juste dose du choc électrique est recalculée en permanence en fonction des constantes physiologiques de la personne et de l'effet des derniers chocs.

 

Les interfaces homme/machine ont été développées pour faciliter l'usage du défibrillateur. Dorénavant, l'appareil vous explique et vous guide pour sa bonne installation, la conduite des chocs électriques. Il vous indique aussi les moments où il faut pratiquer le massage cardiaque (encore appelé Réanimation Cardio Pulmonaire, RCP ), et  vous indique quand arrêter car il va « choquer » arrêter car il va « choquer ».


Site réalisé à l'occasion des TPE de 1ereS  du Lycée Cuvier. Année 2012/2013.

  C. Coline - F. Claire Lou - R. Gaëlle

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