Un stimulateur pour acupuncture biphasique

Cet appareil est conçu spécialement pour la thérapie médicale nommée électro-acupuncture (acupuncture sans aiguilles utilisant une pointe non pénétrante mais électrisée). Il est contrôlé en courant et pourvu d’un stylo métallique permettant de se traiter soi-même. Ce stylo, combiné avec une électrode, permet le traitement d’une tierce personne. Le stimulateur contient une batterie rechargeable par un bloc secteur 230 V / 12 V externe, ce qui autorise une utilisation en tout lieu.


Les premières informations sur l’acupuncture remontent au XVIe siècle avant notre ère. L’acupuncture se fonde sur la thèse selon laquelle dans le corps humain l’énergie coule des organes internes aux extrémités grâce aux “méridiens d’énergie”, qui sont sa voie d’écoulement préférentielle.
Jusqu’à une date récente l’existence des méridiens n’était pas complètement admise par la médecine, mais, depuis quelques années, des chercheurs en ont démontré l’existence effective par certaines expériences ayant permis d’en déterminer très précisément le parcours. L’énergie peut rencontrer des obstacles sur son chemin : blocage du flux, carence ou excès de celui-ci, parcours à contre-courant, etc.
Ces empêchements peuvent déterminer des anomalies du mouvement énergétique qui, si elles ne sont pas traitées, finissent par causer des dommages biologiques aux tissus ou aux organes concernés, d’où des troubles ou des maladies proprement dites. Par l’utilisation de méthodes appropriées, l’acupuncteur parvient à comprendre quels déséquilibres énergétiques ont affecté le patient. En outre, par la stimulation correcte des points situés sur les méridiens, le thérapeute cherche à restaurer l’état énergétique normal.
Cet objectif peut être atteint de diverses façons : en enfonçant des aiguilles, ce qui réchauffe les points (moxibustion), par massage (shiatsu) ou par stimulation par décharges électriques (électro-acupuncture).
Cet article concerne cette dernière technique. Sans trop entrer dans les détails de la thérapie (vous trouverez sur les rayons des libraires un bon manuel), disons que l’électro-acupuncture commence par mesurer le potentiel de résistance des points par où passent les méridiens d’énergie afin d’établir pour chaque organe ou fonction métabolique correspondante si l’équilibre énergétique est intact ou bien si l’on est confronté à un état inflammatoire, d’intoxication ou de dégénérescence (états caractérisés par une faible résistance des points).
Quand un de ces états pathologiques est vérifié, la deuxième opération consiste à stimuler, par de faibles courants électriques, les points des méridiens, de façon à rétablir l’équilibre énergétique. Pour une stimulation correcte, les courants utilisés doivent avoir des caractéristiques bien déterminées : avant tout ils doivent avoir des intensités correctes et le praticien doit pouvoir les régler en fonction du cas à traiter. En outre, les courants ne doivent pas être de type continu, mais constitués d’impulsions rectangulaires allant par deux (une positive, une négative) et de la même amplitude pour une même durée de 150 μs et une fréquence de 10 Hz.
Ces dernières années l’électro-acupuncture est devenue l’une des médecines alternatives les plus en vogue tout en se faisant accepter également par la médecine officielle (surtout comme apport complémentaire à la thérapie de la douleur et au soin des maladies psychosomatiques). La science explique l’efficacité de l’acupuncture par trois thèses :
- En agissant sur certains points du corps humain, l’électro-acupuncture stimule le système nerveux qui libère des molécules chimiques (les endorphines) dans les muscles, la moelle épinière et le cerveau. Ces éléments ont initialement pour fonction de changer la perception de la douleur, ensuite ils déterminent la libération de substances (les neuromédiateurs) influençant le système de régulation interne de l’organisme.
- L’impulsion électrique, à partir du point d’application, arrive à la moelle épinière, là elle réussit à filtrer les stimulations provenant des organes périphériques, ce qui produit une atténuation de la perception de la douleur.
- La science soutient que l’unité de base du corps est la cellule, les cellules suivent le mouvement des électrons : quand les charges positives et négatives sont déséquilibrées, la cellule ne fonctionne pas correctement, ce qui détermine un trouble et une stimulation électrique opportune peut restaurer l’équilibre entre les charges.

Figure 1 : Notre appareil se compose de deux platines, de huit batteries rechargeables de 1,2 V type LR6 et de la poignée d’application. La procédure de sélection du traitement est entièrement paramétrable par un seul poussoir TRIP.

Le monde de l’électro-acupuncture et, plus généralement, de l’acupuncture est fort vaste. Cet article n’a pas la prétention de vous présenter cette technique en détail et de manière exhaustive. Si la question vous intéresse, nous vous conseillons d’acheter en librairie ou en grande surface un des nombreux livres dédiés à cette thérapie médicale. Vous trouverez en effet des ouvrages analysant l’origine, les expériences scientifiques et les domaines d’application de l’électro-acupuncture.
D’autres publications s’occupent de vous enseigner quels sont les méridiens d’énergie du corps humain avec les 1 170 points d’application que l’on peut stimuler.
Toujours à ce sujet, rappelons que l’électro-acupuncture est une thérapie médicale et qu’en tant que telle elle ne doit jamais être appliquée sans connaître les causes du mal et sans avoir au préalable pris l’avis d’un médecin.

Figure 2 : Pour que l’acupuncture électrique ou électro-acupuncture soit efficace, il est nécessaire que la forme d’onde produite comporte des impulsions rectangulaires appliquées par deux (une positive et une négative) caractérisées par la même amplitude et par une durée de 150 μs à la fréquence de 10 Hz.

Notre réalisation
Après cette brève introduction à l’électro-acupuncture, passons à la description de notre montage : l’appareil est en mesure de fournir en sorties les formes d’onde adéquates, celles-ci sont appliquées au patient par l’intermédiaire du stylo et des électrodes, comme le montre la figure 8. À ce sujet, notez que notre appareil peut être utilisé soit sur l’usager lui-même, soit sur une tierce personne.
En face avant sont disponibles deux sorties (OUT et AUX) : la première doit être utilisée pour relier le stylo, dans le cas d’une utilisation sur soi-même.
En effet, le corps du stylo constitue le pôle négatif et la pointe le pôle positif.
Ainsi, en tenant le stylo d’une main, cette main constitue la première extrémité, la seconde étant la pointe du stylo appliquée en un point du corps humain : entre les deux points (la main et le point d’application) passe un courant d’électro-acupuncture.
Si l’on souhaite traiter un patient, il faut relier le stylo à la sortie OUT et une électrode à la sortie AUX. Ainsi, l’électrode (positionnée, bien sûr, en un point précis du corps) constitue le pôle négatif et la pointe du stylo l’extrémité positive. En appliquant cette pointe en un point, un courant d’électro-acupuncture passe dans le corps du patient.
Le circuit est alimenté en +12 V, fourni par deux batteries couplées en série de huit (en tout) piles rechargeables LR6 AA de 1,2 V chacune placées à l’intérieur de l’appareil.
Quand les batteries commencent à se décharger, une LED en informe l’usager et, pour la recharge, la possibilité de brancher une petite alimentation monobloc secteur 230 V/12 V externe a été prévue.
Notez que lorsque cette petite alimentation est branchée, la logique principale du circuit est désaccouplée et donc il n’est plus possible de se servir du stimulateur pour pratiquer un traitement.
Sécurité oblige.
L’interface vers l’extérieur du dispositif se compose d’une touche de mise en marche (POWER ON), d’une touche de sélection des fonctions thérapeutiques (TRIP) et d’une touche de STOP. Trois LED sont en outre présentes (SEARCH, ACTIVE et TIME) pour indiquer la fonction choisie et deux LED pour signaler que la batterie est déchargée et en charge. Enfin, une série de dix LED constitue une échelle graduée laquelle, nous le verrons, prend différentes significations selon la fonction activée.

Exemple d’application de l’électro-acupuncture
Avant de passer à l’analyse du schéma électrique de l’appareil, voyons ensemble un exemple pratique de traitement : tout d’abord, il est nécessaire de relier le stylo à la sortie OUT du circuit, ensuite pressez la touche POWER ON de façon à allumer l’appareil, les LED en échelle s’allument l’une après l’autre pour signaler que le circuit est prêt à l’usage.
En pressant la touche TRIP la fonction de recherche du point de résistance minimale du méridien d’énergie est activée (la LED SEARCH s’allume), déplacez ensuite la pointe du stylo à la surface du corps pour trouver le point correct. La résistance mesurée est affichée sur l’échelle graduée (les LED rouges, côté droit, indiquent la résistance la plus basse).
Donc, quand vous trouvez un point pour lequel la dernière LED de droite s’allume, ce point doit être électriquement stimulé avec la pointe du stylo.
Maintenez alors la pointe sur ce point et pressez à nouveau la touche TRIP pour passer à la deuxième fonction (signalée par la LED ACTIVE), soit la sélection du courant d’application.
Pressez une ou plusieurs fois la touche TRIP pour augmenter l’ampérage (lequel est indiqué sur l’échelle graduée) : on a dix secondes pour modifier le courant. Après ces dix secondes le circuit passe automatiquement à la troisième et dernière fonction de visualisation de la durée (TIME) d’application du traitement. Cette phase dure 60 secondes (l’échelle graduée indique le déroulement du temps) et à tout moment elle peut être inhibée par pression sur la touche STOP.
Une dernière caractéristique est à noter : le circuit dispose d’un dispositif d’auto-extinction : au bout de 30 secondes sans intervention de l’usager, le circuit se désactive de lui-même.
L’exemple que nous venons de voir concerne une utilisation sur soi-même, en cas de traitement d’un patient, la procédure à suivre est essentiellement la même : la seule différence est qu’il faut alors relier aussi l’électrode à la sortie AUX (en plus du stylo à la sortie OUT).

Le schéma électrique
La fonction principale du circuit est de produire deux ondes carrées, l’une positive, l’autre négative, de même amplitude. L’appareil comporte deux sorties OUT et AUX en parallèle.
Le coeur en est le microcontrôleur PIC16F877 (U2) produisant les impulsions par ses broches RB6 et RB7 : ces impulsions commandent l’étage “push-pull” constitué par les deux transistors T6 et T7 lesquels délivrent un courant dépendant des états des sorties RB0÷RB4 du microcontrôleur. Le microcontrôleur met alternativement au niveau logique haut les broches RB6 et RB7, de façon à saturer (et donc à court-circuiter) l’un des transistors (T6 ou T7) à la fois. Quand RB7 est au niveau logique haut, T6 est en court-circuit et par conséquent sur les sorties se trouve une onde carrée positive.
Lorsqu’en revanche, c’est RB6 qui est au niveau logique haut, T7 est en court-circuit et par conséquent sur les sorties se trouve une onde carrée négative. Le courant produit par T6 et T7 dépend de la valeur logique prise par les ports RB0÷RB4 selon le mécanisme suivant : en fonction des ports qui, parmi ces cinq, sont au niveau logique haut, le potentiel appliqué à l’entrée non-inverseuse de l’amplificateur opérationnel U3 change. La sortie de ce dernier commande la base de T5 lequel fournit donc à son émetteur un courant dépendant de la tension appliquée à sa base. Le courant délivré par l’émetteur de T5 entre par la prise centrale du primaire de TF1 et se dirige vers l’une des deux sections du primaire selon que T6 ou T7 est saturé. Ainsi, selon la direction prise par le courant, sur le secondaire de TF1 des ondes carrées de signe positif ou négatif sont produites.
L’alimentation du circuit doit être d’environ +12 V continu : cette tension est fournie par la batterie rechargeable. Le niveau de la batterie est en outre appliqué sur le port RA0 du microcontrôleur (réalisant un convertisseur ADC) : quand ce potentiel descend au-dessous d’un certain seuil (environ +9,3 V), le microcontrôleur signale que la batterie est déchargée par l’allumage de LD14 (LOW BATTERY). Quand on relie au bornier POWER une alimentation externe, RL1 déclenche, le circuit est déconnecté de l’alimentation et la batterie est mise en charge (pendant la charge l’appareil ne peut être utilisé).
Le poussoir P3 est utilisé pour la mise en service de l’appareil : une pression produit en effet un passage de courant de la batterie à la base de T2, lequel entre en saturation, ce qui met à la masse une extrémité de R8. T4 est saturé et l’alimentation est conduite au microcontrôleur par le régulateur U1 7805. Une fois que le microcontrôleur a été activé, il met au niveau logique haut sa sortie RD2 de façon à maintenir au niveau logique haut la base de T2 en dépit de l’ouverture du poussoir P3. Aux ports RC0÷RC7, RD0, RD1 et RD4÷RD7 du microcontrôleur sont reliées les LED en échelle et l’interface de l’appareil.
Dernière précision importante, à propos de la présence de U4 dans le circuit : on l’a vu en introduction, la pratique de l’électro-acupuncture passe par deux opérations. La première implique la recherche des points “à résistance minimale”, la seconde l’application des impulsions.
Pendant la première opération, RL2 relie la sortie OUT à l’entrée de U4 de façon à mesurer à travers le port RA1 du microcontrôleur la résistance entre les deux pôles de la sortie. En revanche, pendant la seconde opération, RL2 relie les sorties OUT et AUX au transformateur TF1 d’où proviennent les impulsions de courant.

Figure 3 : Schéma électrique du stimulateur pour acupuncture.

La réalisation pratique
Nous pouvons maintenant passer à la construction de l’appareil puis à sa mise en fonctionnement. Le circuit tient sur deux circuits imprimés double face à trous métallisés : l’un pour la platine interface (la figure 4b-1 et 2 donne les dessins des deux faces à l’échelle 1, respectivement le côté soudures et le côté composants) et l’autre pour la platine de la logique de contrôle (la figure 6b-1 et 2 donne les dessins des deux faces à l’échelle 1, respectivement le côté soudures et le côté composants). Si vous les réalisez vous-même, par la méthode indiquée dans l'article : "Comment fabriquer vos circuits imprimés facilement ?", n’oubliez pas de pratiquer, à l’aide de petits morceaux de fil de cuivre nu soudés sur les deux faces, les nombreuses interconnexions entre celles-ci (ce que font les trous métallisés des circuits imprimés industriels).
Quand, d’une manière ou d’une autre, vous avez devant vous les deux circuits imprimés, montez-y tous les composants dans un certain ordre (en ayant constamment sous les yeux les figures 4a et 6a et les listes des composants, ainsi que les figures 5a et b et 7).

La platine interface
Côté composants, comme le montre la figure 5b, montez les deux résistances, les deux diodes (bagues blanches repère-détrompeurs orientées dans le sens montré par la figure 4a), les dix LED rectangulaires et les 6 LED rondes (sans inverser la polarité, l’anode + est la patte la plus longue et sans intervertir les couleurs).
Montez ensuite les trois micro-interrupteurs poussoirs et les deux prises RCA pour circuit imprimé. Dans la foulée, montez les quatre entretoises métalliques, de ce côté (les écrous sont donc du côté soudures).
Côté soudures, comme le montre la figure 5a, montez le relais 5 V et la barrette tulipe mâle à 29 pôles à 90°.
C’est terminé. Vérifiez bien vos soudures, la place, l’orientation et les valeurs de vos composants.

Figure 4a : Schéma d’implantation des composants de la platine interface (éch. 0,7).

Liste des composants
R15 = 390 Ω
R40 = 10 Ω
D4 = diode 1N4007
D5 = diode 1N4007
D6 = diode 1N4007
LD1 = LED rectang. verte
LD2 = LED rectang. verte
LD3 = LED rectang. verte
LD4 = LED rectang. jaune
LD5 = LED rectang. jaune
LD6 = LED rectang. jaune
LD7 = LED rectang. jaune
LD8 = LED rectang. jaune
LD9 = LED rectang. rouge
LD10 = LED rectang. rouge
LD11 = LED 3 mm rouge
LD14 = LED 3 mm rouge
LD12 = LED 3 mm jaune
LD16 = LED 3 mm jaune
LD13 = LED 3 mm verte
LD15 = LED 3 mm verte
RL2 = relais 5 V
P1 = micro-interrupteur
P2 = micro-interrupteur
P3 = micro-interrupteur

Divers :
1 barrette tulipe 29 pôles mâle à 90°
2 prises RCA verticales pour ci
5 entretoises 5 mm
5 vis tête fraisée 3MA long. 5 mm et écrous


Figure 4b-1 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés de l’interface, côté composants.

Figure 4b-2 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés de l’interface, côté soudures.

Figure 5a : Photo d’un des prototypes de la platine interface, côté composants.

Figure 5b : Photo d’un des prototypes de la platine interface, côté soudures.

La platine de la logique de contrôle
Commencez par monter les trois supports de circuits intégrés : soudez-les et vérifiez vos soudures (pas de courtcircuit entre pistes et pastilles ni soudure froide collée).
Montez ensuite toutes les résistances sans les intervertir (triez-les d’abord par valeurs et tolérances). Montez toutes les diodes 1N4007 en orientant soigneusement leurs bagues repère-détrompeurs dans le bon sens montré par la figure 6a. Montez le buzzer BZ1 (sans électronique) près du PIC. Montez tous les condensateurs (en ayant soin de respecter la polarité des électrolytiques, leur patte la plus longue est le +).
Montez les transistors T1 à T4 et T8, méplats repère-détrompeurs tournés dans le bon sens et T5, T6 et T7, semelles métalliques regardant dans la bonne direction, comme le montre la figure 6a. Montez U1, le régulateur 7805, couché sans dissipateur et fixé par un petit boulon 3MA.
Montez le quartz debout, broches bien enfoncées, le relais 12 V et enfin le transformateur élévateur en ferrite TF1.
Il ne vous reste qu’à monter les trois borniers à deux pôles : les deux du milieu vont aux deux coupleurs de quatre piles rechargeables et l’autre au socle jack d’entrée de l’alimentation extérieure (respectez la polarité rouge+/noir–). N’oubliez pas de monter au bord de la carte la barrette femelle à 29 pôles à 90°.
Vérifiez que vous n’avez rien oublié et contrôlez encore une fois toutes vos soudures.
Insérez les trois circuits intégrés dans leurs supports, repère-détrompeurs en U orientés dans le bon sens : vers la gauche de la platine pour le PIC U2, vers le bas pour U3 et vers la droite de la platine pour U4.

Figure 6a : Schéma d’implantation des composants de la logique de contrôle (éch. 0,7).

Liste des composants
R1 = 1 Ω
R2 = 1 kΩ
R3 = 100 Ω
R4 = 22 Ω
R5 = 2,2 kΩ
R6 = 4,7 kΩ
R7 = 47 kΩ
R8 = 4,7 kΩ
R9 = 20 kΩ 1 %
R10 = 10 kΩ 1 %
R11 = 390 Ω
R12 = 390 Ω
R13 = 390 Ω
R14 = 390 Ω
R16 = 4,7 kΩ
R17 = 4,7 kΩ
R18 = 47 kΩ
R19 = 20 kΩ 1 %
R20 = 20 kΩ 1 %
R21 = 20 kΩ 1 %
R22 = 20 kΩ 1 %
R23 = 20 kΩ 1 %
R24 = 10 kΩ 1 %
R25 = 10 kΩ 1 %
R26 = 10 kΩ 1 %
R27 = 10 kΩ 1 %
R28 = 10 kΩ 1 %
R29 = 15 kΩ
R30 = 2,2 kΩ
R31 = 15 kΩ
R32 = 2,2 kΩ
R33 = 4,7 MΩ
R34 = 4,7 MΩ
R35 = 10 kΩ
R36 = 10 kΩ
R37 = 2,2 kΩ
R38 = 1 kΩ
R39 = 100 Ω
R41 = 4,7 kΩ
R42 = 47 kΩ
C1 = 100 nF multicouche
C2 = 100 μF 35 V électrolytique
C3 = 100 μF 35 V électrolytique
C4 = 100 μF 100 V électrolytique
C5 = 100 nF multicouche
C6 = 10 pF céramique
C7 = 10 pF céramique
C8 = 100 nF multicouche
C9 = 100 μF 35 V électrolytique
D1 = 1N4007
D2 = 1N4007
D3 = 1N4007
D5 = 1N4007
U1 = 7805
U2 = PIC16F877-EF495 programmé en usine
U3 = CA3140
U4 = CA3140
T1 = BC547
T2 = BC547
T3 = BC547
T4 = BC547
T5 = TIP122
T6 = IRFZ44N
T7 = IRFZ44N
T8 = BC547
RL1 = relais 12 V 2 RT
Q1 = quartz 20 MHz
BZ1 = buzzer sans électronique
TF1 = transformateur élévateur en ferrite 3176

Divers :
3 borniers 2 pôles
1 support 2 x 20
2 supports 2 x 4
1 barrette tulipe femelle 29 pôles
1 prise pile 9 V
2 coupleurs pour 4 piles LR6 AA
1 vis à tête fraisée 3MA longueur 5 mm
6 vis auto-taraudeuses 3MA longueur 5 mm
1 écrou 3 MA

Sauf spécification contraire, toutes les résistances sont des 1/4 W à 5 %.




Figure 6b-1 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés de la platine logique de contrôle, côté composants.

Figure 6b-2 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés de la platine logique de contrôle, côté soudures.

Figure 7 : Photo d’un des prototypes de la platine logique de contrôle, côté composants.

Figure 8 : Application sur soi-même ou sur autrui.


Notre dispositif offre la possibilité de s’appliquer à soi-même les électrostimulations d’acupuncture ou bien de la pratiquer sur autrui. Dans le premier cas, on n’utilise que le stylo d’application (à relier à la sortie OUT du circuit). Le corps de ce stylo constitue le pôle négatif, la pointe le pôle positif. L’électro-acupuncture est donc pratiquée en prenant le stylo dans la main et en plaçant sa pointe sur le point d’application à stimuler.


Dans le second cas, en plus du stylo (devant être relié à la sortie OUT du dispositif), il faut utiliser aussi une électrode à relier à la sortie AUX.
Ainsi, la pointe du stylo constitue le pôle positif d’application et l’électrode le pôle négatif. Tous deux sont appliqués sur le corps du patient : l’électrode est fixée à une extrémité du méridien d’énergie et la pointe du stylo est appliquée sur le point à stimuler pour le traitement.

Le montage dans le boîtier
Quand les platines sont entièrement montées et vérifiées, on les installe dans le boîtier plastique, comme le montre la figure 1 : des trous sont à pratiquer dans la face avant pour le passage des fiches RCA (sorties OUT stylo et AUX électrodes). Le panneau arrière est à percer aussi d’un trou pour le socle jack de l’entrée 12 V provenant du bloc secteur 230 V.
La platine inter face est fixée par ses quatre entretoises derrière la face avant revêtue d’un film partiellement translucide et souple (afin de permettre la signalisation et les commandes à poussoirs). La platine de la logique de contrôle est à fixer au fond horizontal du boîtier à l’aide de six vis auto-taraudeuses, comme le montre la figure 1. Les deux platines sont interconnectées par les deux barrettes à 29 pôles.
Les deux batteries de quatre piles LR6 AA rechargeables chacune sont fixées au fond du boîtier et reliées aux borniers du milieu par des fils rouge+ et noir– (bien faire attention à la polarité). Reliez le bornier de droite au socle jack (toujours en respectant la polarité, rouge+ et noir–). Les connexions internes se limitent au câblage des trois borniers, soit six fils.

Figure 9 : Le matériel qu’il vous faut pour constituer votre appareil d’électro-acupuncture.

2 commentaires:

  1. bonjour Ou trouver le transfo ferrite 3176 ?

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  2. Bonjour, j'aimerais réaliser cet appareil d'électro-acupuncture.Ou puis-je commander le PIC programmé ?

    Merci pour votre aide

    RépondreSupprimer

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