Brevet FR2651988A1 — publié le 19910322

L'invention se rapporte à un dispositif de surveillance des mouvements spontanés d'un etre vivant, notamment son activité ventilatoire se traduisant par une dilatation périodique de sa cage thoracique et/ou sa région abdominale. L'invention a plus particulièrement pour objet un dispositif entièrement autonome, facile à mettre en oeuvre et capable de déclencher une alarme en cas d'apnée prolongée, notamment. On sait que toute interruption prolongée de l'activité ventilatoire (apnée) conduit à un arrêt cardiaque et donc à une interruption du transport d'oxygène vers les cellules. Il est généralement admis que, lorsque l'arrêt cardiaque se produit, il ne reste plus qu'un délai de deux à trois minutes avant que survienne la mort cérébrale. Bien que l'apnée ne soit pas la seule cause de l'arret cardiaque, elle est responsable d'un grand nombre d'accidents mortels. On connaît des appareils de surveillance permettant de prévenir ou de faire face à un arret cardiaque. Certains de ces appareils sont conçus pour détecter telle ou telle anomalie, conséquence d'une apnée. C'est le cas par exemple des appareils qui mesurent la désaturation en oxygène, dans le sang, consécutive à l'apnée.Outre que la détection intervient toujours avec un certain retard, les appareils de ce type ne sont généralement pas autonomes et nécessitent que le patient soit relié, par des conducteurs, à une unité de contrôle fonctionnant sur batterie et/ou sur secteur. Ils sont donc plus spécifiquement destinés à une utilisation en milieu hospitalier. L'invention est remarquable en ce qu'elle permet de réagir avec rapidité en surveillant en premier lieu l'apnée elle-meme et, éventuellement, d'autres anomalies respiratoires comme par exemple une polypnée (respiration trop rapide). Un objet de l'invention est de proposer un dispositif de surveillance totalement autonome et facilement supportable par l'utilisateur, pour faciliter son emploi pendant des périodes de temps prolongées et éventuellement en dehors de tout contexte hospitalier. L'invention ouvre ainsi des perspectives nouvelles pour la surveillance de certains patients "à risque". En pédiatrie, l'invention peut aider à prévenir l'arret cardio-ventilatoire qui est à l'origine du phénomène connu sous le nom de "mort subite du nourrisson". Dans cet esprit, l'invention concerne donc essentiellement un dispositif de surveillance de mouvements spontanés d'un etre vivant, notamment son activité ventilatoire, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier, un capteur de déplacement couplé à une ceinture, harnais ou analogue agencé pour être fixé en boucle autour dudit être vivant, des moyens électroniques de contrôle des signaux délivrés par ledit capteur et des moyens d'alarme pilotés par lesdits moyens électroniques de contrôle, lesdits moyens électroniques de contrôle et lesdits moyens d'alarme étant logés dans ledit boîtier, lui-meme porté par ladite ceinture ou harnais. On supprime ainsi toute liaison filaire. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation d'un dispositif conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue générale en perspective éclatée d'un mode de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue de détail montrant l'agencement du capteur du dispositif de la figure 1; - la figure 3 est une vue générale en perspective éclatée d'un autre mode de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention; - la figure 4 est une coupe IV-IV du dispositif de la figure 3, assemblé; et - la figure 5 est un schéma-bloc d'un système électronique susceptible d'etre logé dans le boîtier du dispositif de la figure 1 ou de la figure 3, pour être piloté par le capteur et élaborer des signaux d'alarme. Le dispositif de surveillance 11 représenté sur la figure 1 se compose principalement d'un boîtier 12 {renfermant un capteur de déplacement 13 et des circuits électroniques) et d'une ceinture 14, harnais ou analogue, raccordé audit boîtier. Cette ceinture comporte des moyens d'attache, non représentés permettant de la fixer en formant une boucle autour de l'entre vivant, en l'occurrence pour un être humain, autour de la cage thoracique ou de l'abdomen de façon que l'agencement soit sensible au mouvement spontané de l'organisme et plus particulièrement à l'activité ventilatoire. La ceinture comporte une portion élastique 16 pour éviter tout effet de strangulation.Lorsque le dispositif est ainsi mis en place, grâce à la ceinture 14, le boîtier 12 repose sur le corps de l'utilisateur sans occasionner de gene excessive puisque toute liaison par fil avec une installation fixe est évitée. Le boîtier renferme en effet une pile ou un petit accumulateur rechargeable 18 et l'une de ses faces porte un certain nombre de boutonspoussoirs et voyants lumineux associés à des moyens de contrôle et à des moyens d'alarme, portés par un circuit imprimé 15, qui seront décrits plus loin en référence à la figure 5. Le boîtier renferme aussi un moyen d'alarme sonore (genre "buzzer"). Ainsi tous les moyens électroniques de détection, de contrôle et d'alarme sont logés dans le boîtier même. Le capteur de déplacement 13 est ici constitué par l'association d'au moins une cellule à effet Hall 20 et d'au moins un aimant 22, l'un de ces deux éléments étant solidaire d'un équipage mobile 24 auquel est raccordée la ceinture 14 ou le harnais. Dans l'exemple décrit, on prévoit en fait, deux aimants 22a, 22b disposés au voisinage d'au moins une telle cellule fixe et respectivement solidaires de deux supports mobiles 25a, 25b dudit équipage mobile 24. Avantageusement, on prévoit aussi deux cellules à effet Hall 20~, 20b respectivement disposées au voisinage des aimants. Les deux cellules 20a 20b sont interconnectées de façon que leurs signaux de sortie se combinent. Chacun des supports mobiles 25a 25b est raccordé à une extrémité de la ceinture 14 ou du harnais. Chaque support 25a 25b est ici un élément plat en métal non magnétique en forme générale de L, monté pivotant dans son propre plan sur un axe 28a 28b respectivement, fixe et prévu sur le bord du boîtier. Une boucle 303, 30b est découpée dans chacun de ces supports, les extrémités de la ceinture 14 ou du harnais sont passées dans ces boucles et ainsi rattachées à l'équipage mobile.Chaque support 25a 25b est associé à un moyen élastique 32a 32k qui le sollicite vers une position de repos, stable et prédéterminée, déterminant ainsi la position de repos des éléments par rapport aux cellules. De plus, les moyens élastiques des deux supports ont des raideurs différentes. Dans l'exemple représenté, chaque moyen élastique est constitué par une tige flexible élastiquement montée entre le support correspondant et une structure d'ancrage 36, ici commune aux deux tiges. Ces dernières sont en effet alignées de part et d'autre de la structure d'ancrage constituée par un prolongement du boîtier dans lequel est pratiqué un trou qui reçoit les deux tiges. Ces tiges peuvent d'ailleurs etre matérialisées par une seule tige traversant de part en part la structure d'ancrage 36. Elles sont de longueurs inégales, ce qui confère la différence de raideur mentionnée plus haut. Cette différence de raideur permet de disposer d'une plus grande plage de réglage de la tension de la ceinture ou du harnais. Si la tension est faible, c'est essentiellement l'aimant solidaire du support 25a qui se déplace. Au contraire, si la tension est plus forte, le support 25a vient en butée contre une plaque 38 et le signal est alors essentiellement da au déplacement de l'aimant solidaire du support 256. Bien entendu d'autres variantes sont possibles. Par exemple, l'équipage mobile pourrait simplement être constitué par un cadre ouvert (une sorte de fente transversale étant pratiquée au milieu de l'un des côtés de ce cadre) comportant des branches flexibles. Les aimants seraient alors disposés de part et d'autre de ladite fente du cadre. De meme, le capteur à effet Hall peut etre remplacé par d'autres types de capteurs de déplacement, par exemple à jauge de contrainte, à élément photosensible et source lumineuse, etc... Le dispositif des figures 3 et 4 est une variante comportant, comme précédemment, un boîtier 12a renfermant une pile 18a ou un accumulateur rechargeable et un double circuit imprimé 15a portant la plupart des composants électroniques constituant les moyens de contrôle et d'alarme qui seront décrits plus loin en référence à la figure 5. Ce mode de réalisation se distingue du précédent principalement par une combinaison fonctionnelle entre la ceinture 14a, harnais ou analogue et le capteur de déplacement 13a. Cette ceinture comporte un tronçon de bande élastique 16a qui s'étend au travers du boîtier.Dans l'exemple, ce tronçon de bande élastique est fixé sur un côté du boîtier par une boucle fixe 130a, rendue solidaire de la paroi de fond du boîtier et servant ainsi de moyen d'ancrage d'une extrémité du tronçon de bande élastique 16a. De l'autre côté du boîtier, se trouve une boucle mobile 130b, semblable à la boucle l30a reliée à l'autre extrémité du tronçon de bande élastique 16a. Ce dernier traverse donc la paroi du boîtier par une fente 19 de celui-ci. Au moins un aimant est fixé au tronçon de bande élastique 16a. Dans l'exemple deux tels aimants 122a, l22b espacés l'un de l'autre, sont fixés, par exemple collés, au tronçon de bande élastique 16a avec la même direction d'orientation N-S, choisie parallèlement à la direction d'élongation du tronçon de bande élastique 16a. Les aimants 122a l22b font bien entendu partie du capteur de déplacement 13a.Ce dernier est complété par deux cellules à effet Hall 20a 20 , portées par le circuit imprimé 15a et situées à proximité et approximativement en regard des aimants 122a 122b, respectivement. En fait, les positions initiales des aimants l22a 122b par rapport aux cellules sont déterminées à la mise en place de l'appareil sur l'utilisateur, en tenant compte d'une nécessaire élongation initiale du tronçon de bande élastique 16a qui porte les aimants. De façon simple, le tronçon de bande élastique 16a porte une marque transversale 23 au voisinage de la fente 19 et l'élongation initiale prédéterminée est atteinte lorsque, en serrant la ceinture 14 autour du patient, la marque 23 apparaît par la fente 19, à l'extérieur du boîtier.Des résultats satisfaisants ont été obtenus en positionnant les aimants de telle sorte que, pour cette élongation initiale, ceux-ci soient situés entre les deux cellules, chaque aimant étant espacé de la cellule correspondante par une distance approximativement égale au tiers de la distance séparant les deux cellules. De cette façon, on obtient une sorte de variation différentielle des signaux engendrés par les deux cellules, puisque, lorsque l'élongation de la bande élastique varie, l'un des aimants se rapproche de la cellule correspondante tandis que l'autre s'en éloigne. En variante, on peut aussi imaginer que la ceinture portant les aimants soit indépendante du boîtier renfermant les autres composants, celui-ci venant simplement se rattacher à la ceinture, autour de la zone portant les aimants, après mise en place de ladite ceinture. En se référant plus particulièrement à la figure 5, on va maintenant décrire les circuits électroniques associés aux capteurs de déplacement. La ou les cellules à effet Hall sont reliées à un montage en cascade, constitué d'un filtre passe-bas 40, d'un filtre passe-haut 41 et d'un comparateur à seuil 42. L'ensemble constitue des moyens de mise en forme des signaux délivrés par la ou les cellules à effet Hall. Plus précisément, les deux cellules à effet Hall 20a 20k ont leurs circuits d'alimentation reliés en série et cette branche commune d'alimentation est soumise à une tension continue de référence VO tandis que les sorties de mesure de chaque cellule sont respectivement connectées aux deux entrées d'un amplificateur différentiel 25a 25b correspondant. Les sorties de ces deux amplificateurs sont connectées à l'entrée du filtre passe-bas 40 via deux résistances R~, Rb respectives, définissant un circuit sommateur. A la sortie du comparateur 42, on dispose d'impulsions représentatives des mouvements transmis par la ceinture ou le harnais, c'est-à-dire représentant l'activité ventilatoire.Cette sortie est reliée à des moyens de mesure du temps 43 essentiellement constitués par un montage en cascade de deux monostables, successivement un monostable pour le contrôle de polypnée 44 et un monostable pour le contrôle d'apnée 45. La sortie de celui-ci est reliée, via une porte ET 46 et un circuit de tests 48 à un moyen d'alarme sonore 50. La sortie du monostable 45 est aussi reliée à un voyant lumineux d'alarme L1 (une diode électroluminescente) via la porte 46 et une mémoire 55. Le monostable 44 est du type à redéclenchement réglé sur une période de retombée de une seconde. Le monostable 45 est aussi du type à redéclenchement réglé sur une période de retombée de 18 secondes. Les périodes de retombée indiquées ci-dessus sont, bien sûr, données à titre purement indicatif. Un monostable 56 est connecté à la sortie des moyens de mise en forme. Ce monostable a une période de retombée courte, par exemple 0,2 seconde. Il délivre donc des impulsions de durée prédéterminée, représentatives des mouvements à surveiller. Ces impulsions sont exploitées pour piloter un voyant lumineux de surveillance L2 et/ou le moyen d'alarme sonore 50 via des portes ET 58, 60 respectives, recevant par ailleurs des signaux de validation d'une bascule 61 commandée par deux boutons-poussoirs BP1, pour la commande du moyen d'alarme sonore 50 et BP2 pour la commande du voyant lumineux L2. Une porte OU 62 est insérée entre la porte ET 60 et le moyen d'alarme sonore 50. Elle comporte deux autres entrées respectivement connectées à la sortie de la porte ET 46 et à un circuit 64 de contrôle de la tension de l'accumulateur 18. Ce dernier est relié à un circuit de charge 65 susceptible d'être connecté à une source d'alimentation extérieure. Le fonctionnement de ce circuit de charge est visualisé par un voyant lumineux L3. L'état de charge de la batterie est visualisé par un voyant lumineux L4 piloté par le circuit 64. Une tension trop basse déclenche l'alarme sonore via la porte OU 62. Le système comporte en outre un circuit de commande de mise en service comprenant une bascule 68 dont la sortie Q est reliée à l'autre entrée de la porte ET 46 (cette dernière ne comporte que deux entrées). Une entrée S de cette bascule est reliée à la sortie d'une porte ET 70 dont les deux entrées sont respectivement connectées aux boutons-poussoirs BP1 et BP2. Une entrée R de la bascule 68 est reliée à la sortie d'une porte OU 71 dont une entrée est reliée au circuit de charge 65 et une autre entrée à la sortie d'une porte ET 72 à deux entrées. L'une d'elles est reliée au bouton-poussoir BP1 et l'autre à un bouton-poussoir BP3 également relié à une entrée de forçage de la mémoire 55. Les voyants lumineux L1, L2 et le moyen d'alarme sonore 50 sont pilotés par l'intermédiaire de circuits d'amplification respectifs Al, A2, A3. Le fonctionnement est le suivant. On met en place le dispositif sur le patient, par exemple, en bouclant la ceinture autour de la cage thoracique et en exerçant une certaine tension initiale de façon que les dilatations de la cage thoracique se répercutent au niveau du capteur par un déplacement relatif entre le ou les aimants et la ou les cellules à effet Hall. Le système est mis en service en appuyant simultanément sur les boutons BP1 et BP2, ce qui valide la porte ET 70 et positionne la bascule 68 qui commande l'une des entrées de la porte ET 46.A partir de ce moment, le système est opérationnel pour détecter aussi bien une polypnée (c'est-à-dire une fréquence respiratoire trop élevée qui peut précéder un malaise) par la mise en oeuvre du monostable 44 qu'une apnée prolongée, par la mise en oeuvre du monostable 45 qui "retombe" au bout de 18 secondes si aucun signal provenant du monostable 44 ne le redéclenche à temps. Dans l'un ou l'autre cas, le moyen d'alarme sonore est déclenché ainsi que le voyant lumineux LI. Le fait d'appuyer sur le bouton BP1 permet de contrôler auditivement le rythme respiratoire, par émission de signaux sonores de courte durée, élaborés à partir du signal délivré par le monostable 56. En revanche, le fait d'appuyer sur le bouton BP2 change l'état de la bascule 61 et élimine le contrôle sonore au profit d'un contrôle lumineux, par clignotement du voyant lumineux L2. Si la respiration reprend spontanément après déclenchement d'une alarme sonore, cette dernière disparaît mais le voyant L1 reste allumé jusqu'à l'acquit (mémoire 55). On peut éteindre le voyant lumineux L1 en appuyant sur le bouton-poussoir BP3. Si la batterie 18 est insuffisamment chargée ou défectueuse, le circuit 64 déclenche une alarme sonore via la porte OU 62 et une signalisation lumineuse spécifique, par le voyant lumineux L4. REVENDICATIONS 1- Dispositif de surveillance de mouvements spontanés d'un être vivant, notamment son activité ventilatoire, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier (12, l2a), un capteur de déplacement (13, l3a) couplé à une ceinture (14, 14a), harnais ou analogue agencé pour être fixé en boucle autour dudit être vivant, des moyens électroniques de contrôle des signaux délivrés par ledit capteur et des moyens d'alarme (50) pilotés par lesdits moyens électroniques de contrôle, lesdits moyens électroniques de contrôle et lesdits moyens d'alarme étant logés dans ledit boîtier lui-même porté par ladite ceinture ou harnais. 2- Dispositif de surv#eillance selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit capteur de déplacement est constitué par l'association d'au moins une cellule à effet Hall (20) et d'au moins un aimant (22), l'un de ces deux éléments étant raccordé à ladite ceinture ou harnais. 3- Dispositif de surveillance selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément raccordé à la ceinture est monté sur un équipage mobile (25). 4- Dispositif de surveillance selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit capteur comporte deux tels aimants (22a, 22k} disposés au voisinage de ladite cellule et respectivement solidaires de deux supports mobiles (25a, 25b) dudit équipage mobile, chacun de ces supports étant raccordé à ladite ceinture, harnais ou analogue. 5- Dispositif de surveillance selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit capteur comporte deux tels aimants (22a, 22k) et deux telles cellules (20a, 20k) respectivement disposées au voisinage des aimants, ces derniers étant respectivement solidaires de deux supports mobiles (25a, 25b) dudit équipage mobile, chacun de ces supports étant raccordé à une extrémité de ladite ceinture, harnais ou analogue. 6- Dispositif de surveillance selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que chaque support (25a 25b > est un élément plat monté pivotant sur un axe dudit boîtier, en ce qu'il comporte une boucle (30a, 3Ob > pour attacher ladite ceinture ou harnais et en ce qu'il est sollicité par un moyen élastique (32a 32b) vers une position de repos prédéterminée. 7- Dispositif de surveillance selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens élastiques (32a, 32k) des deux supports ont des raideurs différentes. 8- Dispositif de surveillance selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque moyen élastique est constitué par une tige flexible (32a, 32 > ) élastiquement, montée entre un support correspondant et une structure d'ancrage définie dans ledit boîtier. 9- Dispositif de surveillance selon la revendication 8, caractérisé en ce que les tiges (32a, 32b) sont de longueurs inégales et sont alignées de part et d'autre d'une structure d'ancrage commune. 10- Dispositif de surveillance selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit capteur de déplacement (13a) comporte au moins un aimant (122 > directement fixé sur un tronçon de bande élastique (16a) raccordée à ladite ceinture. 11- Dispositif de surveillance selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit capteur de déplacement comporte deux tels aimants (122a, 122b) fixés sur ledit tronçon de bande élastique et en ce que ces aimants sont à des distances prédéterminées respectives de deux cellules à effet Hall (20a 20b) correspondantes, lorsque ledit tronçon de bande élastique a une élongation initiale prédéterminée, lesdites cellules étant logées dans ledit boîtier. 12- Dispositif de surveillance selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit tronçon de bande élastique (16au comporte une marque de repérage (23 > permettant de déterminer ladite élongation initiale 13- Dispositif de surveillance selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens électroniques de surveillance comprennent des moyens de mise en forme (40, 41, 42) des signaux délivrés par ledit capteur et des moyens de mesure du temps (44, 45), pilotés par lesdits moyens de mise en forme. 14- Dispositif de surveillance selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens de mesure du temps comprennent un monostable pour le contrôle d'apnée (45), connecté pour revenir à un état prédéterminé si aucun signal n'est délivré par les moyens de mise en forme pendant une période de temps prédéterminée, le retour audit état pilotant lesdits moyens d'alarme (50, L1). 15- Dispositif de surveillance selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens de mesure du temps comprennent en outre un monostable pour le contrôle de polypnée (44), relié aux moyens de mise en forme. 16- Dispositif de surveillance selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit monostable pour le contrôle de polypnée est inséré entre lesdits moyens de mise en forme et ledit monostable pour le contrôle d'apnée.