Brevet FR2377793A1 — publié le 19780818

La présente invention est relative à de nouveaux dispositifs assurant la surveillance, en permanence, du flux respiratoire des personnes qui présentent ou qui sont soupçonnées de présenter des troubles respiratoires, en particulier pendant leur sommeil. Le dispositif est particulièrement adapté à la surveillance de la respiration des enfants en bas âge, notamment des prématurés. On sait qu'en cas de troubles respiratoires le malade peut subir une interruption du flux respiratoire tout en continuant d'effectuer des mouvements abdominaux et/ou thoraciques. Il importe donc de pouvoir. surveiller en permanence le flux respiratoire, l'observation ou la surveillance des mouvements abdomi naux-et/ou thoraciques étant insuffisante. La surveillance de la respiration est réalisée soit à des fins d'alerte, afin d'éviter un arrêt prolongé du flux respiratoire qui pourrait entraîner la mort, soit à des fins de diagnos- tic, et dans ce dernier cas il peut être intéressant de savoir si l'arret du fl & x respiratoire précède ou suit l'arrêt des mouvements abdominaux et/ou thoraciques. Dans la technique antérieure on a utilisé plusieurs procédés pour contrôler en permanence la respiration des malades ou des patients en surveillance. La première série d'appareils utilisés dans la technique surveille les mouvements abdominaux et/ou thoraciques et elle comporte des ceintures à variation de résistance ou de capacité électriques, des jauges de contrainte disposées autour de-l'abdomen ou du thorax et des dispositifs de mesure de l'impédance transthoracique. La deuxième catégorie d'appareils tend à déterminer le flux respiratoire et elle comporte des thermistances ou des thermocouples placés au voisinage des orifices respiratoires (nez, bouche) et des microphones suspendus à proximité de ces orifices. Les procédés antérieurs présentent de nombreux inconvénients. D'une part, les dispositifs de la première catégorie détectent en fait l'interruption des mouvements abdominaux et/ou thoraciques et non pas un arrêt du flux respiratoire, car, comme indiqué précédemment, les mouvements musculaires peuvent persister après l'arrêt de la respiration. Quant aux appareils du type thermistances ou thermocouples placés au voisinage des cavités respiratoires, ils sont très gênants et ils risquent d'être arrachés par les enfants en bas âge; de plus le fait de coller un tel appareil au voisinage des orifices respiratoires peut provoquer, chez certains nourrissons, des réactions dangereuses. Enfin en ce qui concerne les microphones suspendus à proximité des orifices respiratoires, il y a lieu de noter que leur sensibilité dépend fortement de la position de la personne surveillée, notamment au cours du sommeil, ce qui empêche une détermination régulière de l'intensité de la respiration, surtout pendant le sommeil. La présente invention a pour objet de pallier les inconvénients précités et de réaliser un appareil qui en soit exempt. Elle est basée sur la constatation que le flux respiratoire engendre, au niveau de la trachée, un son qui est dû au frottement de l'air dans celle-ci, la fréquence du son émis étant représentative du diamètre de la trachée, de l'état de tonus des muscles voisins, ainsi que de la vitesse du courant gazeux dans la trachée. L'invention concerne donc un appareil qui mesure 11 intensité et de préférence également le spectre en fréquence du son engendré au niveau de la trachée par le flux respiratoire, spectre qui est fort intéressant pour la surveillance du patient. Un dispositif, selon l'invention, pour surveiller en conti- nu le flux respiratoire d'une personne, comprend, en combinaison, des moyens de détection des vibrations acoustiques induites par le flux respiratoire #sensiblement au niveau de la trachée et fournit, en réponse, une tension électrique proportionnelle à ces vibrations et ayant même fréquence que celles-ci, lesdits moyens étant destinés à être disposés sur la peau de ladite personne sensiblement au niveau de la trachée, des moyens d'amplification, disposés à la sortie desdits moyens de détection et aptes à amplifier ladite tension électrique, des moyens de transmission aptes à transmettre à distance cette tension électrique amplifiée dans lesdits moyens d'amplification et des moyens de traitement ou d'exploitation de la tension amplifiée transmise par les moyens de transmission. Dans le mode de réalisation préféré, lesdits moyens de détection des vibrations acoustiques sont constitués par un capteur à électret. De préférence ce capteur à électret comprend un capot ou boîtier, dont la face avant est percée de trous, un électret constitué par une pellicule mince en une matière diélectrique portant des charges électriques permanentes ou une polarisation électrique permanente, une contre-électrode percée de trous et deux conducteurs électriques de sortie connectés, l'un, à la contre-électrode et, l'autre, au capot ou boîtier, la contreélectrode étant isolée électriquement du capot et l'électret étant disposé entre le capot et la contre-électrode. En fait l'électret est constitué par une pellicule de polymère polarisé électriquement et apte à créer soit un champ électrique externe avec formation d'un système électrostatique, soit un champ électrique interne, d'où naissance de propriétés piézoélectriques. Si l-'éXectret est du type piézo-électrique, il est possible de le placer directement au contact de la peau de la personne surveillée, sans capot métallique, par exemple au moyen d'une bande adhésive, éventuellement métallisée. L'invention pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de descriptif qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication. ta figure 1 représente, d'une manière schématique, l'ensem- ble de l'appareil selon l'invention, les moyens de détection étant disposés sur la peau sensiblement en face de la trachée de la personne en observation. La figure 2 représente, en coupe, un mode de réalisation d'un capteur constituant-lesdits moyens de détection. La figure 3, enfin, illustre un mode de réalisation d'un préamplificateur-amplificateur constituant lesdits moyens d'amplification. Selon l'invention et plus spécialement selon celui de ses modes d'application, ainsi que selon ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant, par exemple, de réaliser de nouveaux dispositifs de surveillance de la respiration, on s'y prend comme suit ou d'une manière analogue. En se référant tout d'abord à la figure 1, on voit qu'un appareil selon l t invention comprend, en combinaison - des moyens de détection constitués par un capteur 1 des vibrations acoustiques induites par le flux respiratoire au niveau de la trachée, qui fournit une tension électrique propor tionnelle à ces vibrations et ayant même fréquence que celles-ci, ledit capteur 1 étant placé sur la peau, au niveau de la trachée 2 du patient, entre la fourchette sternale et la pomme d'Adam de celui-ci; - des-moyens d'amplification constitués, par exemple, par un préamplificateur-amplificateur 3 apte à amplifier la tension débitée par ledit capteur; - des moyens de transmission 4, soit du type à câble, soit du type à ondes hertziennes; et - des moyens de traitement 5 de la tension ainsi transmise. A titre d'exemple non limitatif, le capteur 2 peut être réalisé comme illustré sur la figure 2. Il comprend alors - un capot ou boîtier 6, dont la face avant 7 est percée de trous 8, - un électret 9 qui est constitué par une pellicule mince en une matière diélectrique portant des charges électriques permanentes ou une polarisation électrique permanente; en fait l'é- lectret est constitué par une pellicule de polymère polarisé électriquement et apte à créer soit un champ électrique externe, avec formation d'un système électrostatique, soit un champ électrique interne, d'où naissance de propriétés piézo-électriques; - une contre-électrode 10 percée de trous 11 et délimitant, avec le capot 6 et l'électret 9, une cavité avant 12 et une cavité arrière 13; - et des fils électriques 14 et 15, le fil 14 étant relié à la contre-électrode 102 tandis que le fil 15 est connecté--au capot 6. On peut mettre- en oeuvre des cales isolantes 6a pour éviter les contacts électriques entre la contre-électrode 10 et le capot 6. Le capot ou boîtier 6 peut être fermé par un couvercle 16 à travers lequel passent les fils 14 et 15 qui débitent un signal électrique dont la tension est proportionnelle à l'intensité des ondes acoustiques qui frappent le capot 6 et dont la fréquence est sensiblement proportionnelle à celle des ondes sonores. L'électre#t 9 peut être réalisé à partir d'une pellicule de polymère d'épaisseur comprise entre 6 et 50 microns. Il peut être réalisé en polytétrafluoréthylène (teflon PTFE), en un polyéthylène propylène fluoré tel qu'un copolymère de l'hexafluoropropylène et du tétrafluoroéthylène (teflon FEP), en polypropylène, en un composé à base d'au moins 95 % de polychlorotrifluoréthy lène, en fluorure de polyvinylidène, en un composé à base de l'un de ces deux derniers produitset de polytétrafluoréthylène, en une polyimide telle que celle vendue par Du Pont de Nemours sous la désignation "film type H", en téréphtalate de polyéthylène glycol. La charge de l'électret (charge non compensée) peut être comprise entre 1 et 100 nC/cm2. L'électret peut être soit tenu sur sa périphérie à l'intérieur du boîtier, soit supporté en plusieurs endroits, à l'aide d'éléments conducteurs ou isolants, par exemple par les cales 6a, comme illustré. Un capteur à électret est particulièrement approprié à la surveillance du flux respiratoire étant donné que la membrane vibrante que constitue l'électret est de faible épaisseur et possède donc une inertie très faible, ce qui rend le capteur insensible aux mouvements de la personne qui le porte. Par ailleurs en donnant des dimensions appropriées à la cavité avant 12', à la cavité arrière 13 et aux trous 11, une tension mécanique appropriée à l'électret et une forme convenable aux supports, on peut obtenir que la réponse, en fréquence, du capteur,soit sensiblement constante dans la gamme de fréquences utile; on peut, par exemple, s'arranger pour que la réponse, en fréquence, du capteur soit constante, à + 3db près, pour une fréquence comprise entre 100 et 5000 Hz (gamme des fréquences du flux respiratoire au niveau de la trachée). Les moyens d'amplification 3 peuvent être constitués--soit par un simple amplificateur adaptateur d'impédance, soit par un préamplificateur-amplificateur. C'est ce dernier mode de réalisation qui est illustré sur la figure 3 Sur cette figure on a représenté un préamplificateur 17 constitué essentiellement par un transistor 18 à effet de champ monté en adaptateur d'impédance et deux résistances 19 et 20.En effet l'impédance d'entrée du préamplificateur est très grande (supérieure à 10 mu ) et la capacité d'entrée très petite (inférieure à 10 pF) dans le cas où le# préamplificateur est connecté à un capteur à électret, tandis que l'impédance de sortie doit être faible (inférieure à 2 kan). A la sortie du préamplificateur 17 peut être prévu, comme illustré, un amplificateur 21 constitué essentiellement par un transistor 22. Sur la figure 3 on a illustré, en 23 et 24 respectivement, l'entrée et la sortie des moyens d'amplification 3, et en 25 et 26, les polarisations des transistors 18 et 22. Les moyens d'amplification constitués soit par un transistor à effet de champ, soit par un préamplificateur-amplificateur, par exemple illustré sur la figure 3, peuvent être éventuellement incorporés dans le capot 6 sous le couvercle 16. Quant aux moyens de transmission 4, ils peuvent être constitués soit par un câble électrique blindé, soit par un ensemble comportant un émetteur d'ondes hertziennes et un récepteur de telles ondes, l'émetteur étant éventuellement incorporé dans le capot 6 sous le couvercle 16. Enfin les moyens d'exploitation ou de traitement des signaux électriques émis par le capteur 1, amplifiés par les moyens d'amplification 3 et transmis par les moyens de transmission 4, peuvent être de différents types. Ils peuvent comprendre# par exemple un ou plusieurs des appareils suivants - un oscilloscope d'affichage, - un haut-parleur émettant des ondes sonores amplifiées correspondant à celles émises au niveau de la trachée par-la respiration, - des moyens de traitement analogique ou numérique des signaux qui déterminent par exemple la valeur quadratique moyenne, la valeur de crête et/ou le spectre en fréquence de la tension débitée par le capteur et donc des ondes sonores émises au niveau de la trachée, - un enregistreur graphique ou magnétique des signaux. Les moyens de traitement des données peuvent aussi comprendre des dispositifs de déclenchement d'une alarme visuelle ou sonore lorsque le signal électrique, et donc l'onde sonore de respiration, est resté à une amplitude inférieure à un seuil, éventuellement réglable, pendant une durée prédéterminée, lorsque le spectre en fréquence présente une allure prédéterminée, lorsque l'amplitude du signal électrique dépasse, dans une bande de fréquence prédéterminée, un seuil prédéterminé soit vers le haut, soit vers le bas, ou lorsque la valeur quadratique moyenne ou la valeur crête du signal franchit un seuil prédéterminé. L'appareil selon l'invention s'applique donc à une surveillance en permanence du flux respiratoire des personnes de tout âge, notamment des enfants en bas âge et particulièrement des prématurés. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus# spécial e- ment envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour surveiller en continu le flux respiratoire d'une personne, comprenant, en conbînaison : un capteur à électret pour assurer la détection des vibrations acoustiques induites par le flux respiratoire sensiblement au niveau de la trachée et fournissant, en réponse, une tension électrique proportionnelle à ces vibrations et ayant même fréquence que celles-ci, ledit capteur étant destiné à etre disposé sur la peau de ladite personne snsi- blement au niveau de la trachée; des moyens d'amplification, disposés à la sortie dudit capteur et aptes à amplifier ladite tension électrique; des moyens de transmission aptes à transmettre à distance cette tension électrique amplifiee cans lests moyens d'amplification; et des moyens de traitement ou d'exploitation de la tension amplifiée transmise par les moyens de transmission. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le capteur comprend un capot ou boîtier, dont la face avant est percée de trous, un électret constitué par une pellicule mince en une matière diélectrique portant des charges électricues permanentes ou une polarisation électrique permanente, une contreélectrode percée de trous et deux conducteurs électriques de sor- tie connectés l'un, à la contre-électrode et, l'autre, au capot ou boîtier, la contre-électrode étant isolée électriquement du capot et l'électret étant disposé entre le capot et la contreélectrode. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'électret est constitué par une pellicule de polymère polarisé électriquement et apte à créer soit un champ électrique externe avec formation d'un système électrostatique, soit un champ électrique intense, d'où naissance de propriétés piézo-électriques. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'amplification sont constitués par un préamplificateur comportant un transistor à effet de champ constituant adaptateur d'impédance. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'amplification sont constitués par un préamplificateur comportant un transistor à effet de champ constituant adaptateur d'impédance et par un amplificateur à transistor. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdits moyens de transmission sont constitués par un câble électrique blindé. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que lesdits moyens de transmission sont constitués par un émetteur d'ondes hertziennes et un récepteur de telles ondes. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé par le fait que lesdits moyens de traitement ou d'exploitation sont constitués par des moyens d'affichage ou type oscilloscope ou haut-parleur, ou des moyens d'enregistrEment du type graphique ou magnétique, des moyens d'alarme pouvant également être prévus en cas de dépassement d'un seuil. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que lesdits moyens de traitement ou d'exploitation sont constitués par des moyens de traitement analogique ou numérique des signaux, des moyens d'alarme pouvant également être prévus en cas de dépassement d'un seuil. ID. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que lesdits moyens de traitement ou d'exploitation comprennent des moyens pour déterminer le spectre en fréquence de la tension amplifiée transmise.