Brevet FR2762205A1 — publié le 19981023

La présente invention concerne un dispositif pour la détection de mouvements respiratoires, notamment mais non exclusivement des mouvements respiratoires d'un nourrisson placé dans un lit d'enfant, le dispositif permettant de détecter l'arrêt respiratoire du nourrisson et de déclencher alors une alarme locale et/ou à distance. Plus particulièrement, ce dispositif appartient au genre comprenant, pour la détection des mouvements respiratoires, au moins un capteur de type piézo-électrique placé au niveau du matelas du lit d'enfant, et relié fonctionnellement à un boîtier électronique traitant les signaux issus de ou des capteurs et pourvu de moyens de signalisation. Des dispositifs de ce genre sont déjà décrits, par exemple dans les documents GB-A-2 192 460 et EP-A-0 514 744. En cas de non-présence d'un signal analogique en sortie du ou de chaque capteur, ces dispositifs déclenchent une alarme sonore et/ou lumineuse, localement ou à distance, l'absence de signal en sortie du capteur étant considérée comme représentative d'un arrêt de la respiration du nourrisson. Un tel dispositif est sécurisant dans son principe, notamment pour prévenir la mort subite du nourrisson. I1 comporte toutefois des risques de déclenchements intempestifs si le nombre de capteurs est insuffisant, ce qui est le cas des réalisations actuellement connues. Ainsi, dans le document GB-A-2 190 460 cité plus haut, un capteur unique est disposé au niveau du matelas. Des déclenchements intempestifs sont possibles si le nourrisson se tient en un endroit trop éloigné du capteur, ou si ce capteur unique est sujet à une défaillance technique. Le document précité EP-A-0 514 744 apporte une certaine amélioration, en disposant deux détecteurs sous le matelas, chaque détecteur étant associé à une moitié de matelas. Ainsi, le dispositif est supposé fonctionner correctement, même si le nourrisson se tient vers une extrémité du lit. Toutefois, ce dispositif comporte toujours des risques de déclenchements intempestifs, en cas de défaillance d'un capteur. La présente invention vise à éviter ces inconvénients, en fournissant un dispositif du genre concerné, dans lequel la probabilité de déclenchements intempestifs se trouve réduite de manière significative, de manière à obtenir un dispositif d'une grande fiabilité. A cet effet, dans le dispositif pour la détection de mouvements respiratoires objet de l'invention, le matelas est divisé en au moins deux parties, en ce qui concerne la détection, et à chaque partie du matelas sont associés au moins deux capteurs, tandis que le boîtier électronique comprend des circuits logiques qui combinent les signaux issus des différents capteurs de manière à détecter et signaler l'état de fonctionnement global des capteurs. Un résultat très satisfaisant est obtenu, de la façon la plus simple, en divisant le matelas en deux parties ou "demi-matelas" à chacune desquelles sont associés deux capteurs piézo-électriques, donc en prévoyant au total quatre capteurs. En plaçant ainsi deux capteurs sous chaque partie de matelas, les deux capteurs fonctionnant en principe de façon simultanée et identique, on réalise un système "redondant" particulièrement fiable. Le boîtier électronique, analysant les signaux issus ici des quatre capteurs en les combinant de façon logique, permet de connaître à tout moment l'état de fonctionnement global du matelas, selon un principe qui peut être le suivant - si les quatre capteurs, ou au moins trois de ces capteurs sont en état normal de fonctionnement, le dispositif est considéré comme étant à l'état normal, chaque demi-matelas comportant dans ce cas au moins un capteur en état de fonctionnement - si seulement deux capteurs sur quatre sont en état de fonctionnement, le dispositif considéré dans son ensemble est en mode de fonctionnement dégradé - si un seul capteur est en état de fonctionnement, le boîtier électronique déclenche une alarme sonore et/ou lumineuse, signalant une défaillance technique et non physiologique, à laquelle il convient de remédier ; - enfin si aucun des quatre capteurs ne délivre un signal, le boîtier électronique déclenche aussi l'alarme, qui dans ce dernier cas peut indiquer un arrêt respiratoire détecté. Le dispositif est donc conçu pour détecter et signaler de façon distinctive, ces diverses situations, en déclenchant nécessairement l'alarme dans les deux derniers cas. A cet effet, selon un mode d'exécution particulier du dispositif objet de l'invention, celui-ci comprend dans son boîtier électronique - des moyens d'amplification séparée de chacun des signaux analogiques issus des différents capteurs piézo-électriques - des moyens de conversion des signaux analogiques amplifiés en des signaux logiques, et de mise en forme de ces moyens logiques - un premier circuit logique à fonction de porte "OU", combinant les signaux logiques représentatifs de l'état des différents capteurs pour indiquer l'état normal du dispositif ou déclencher l'alarme et, - un autre circuit logique à fonction de porte "OU EXCLUSIF", combinant les signaux logiques représentatifs de l'état des différents capteurs pour indiquer le mode de fonctionnement dégradé, correspondant à l'état de fonctionnement de deux capteurs sur quatre. Selon un autre aspect de l'invention, les deux capteurs piézo-électriques associés à chaque demi-matelas sont supportés par une structure comprenant une plaque supérieure, une plaque inférieure, et des entretoises élastiques interposées entre la plaque supérieure et la plaque inférieure, les capteurs piézo-électriques étant montés sur la plaque inférieure tandis que la plaque supérieure est prévue pour supporter le demi-matelas correspondant. De préférence, chacune des structures ainsi constituées est entourée d'une enveloppe protectrice. Grâce & ces dispositions constructives très simples, le dispositif de l'invention est rendu indépendant du matelas, et il assure une bonne protection des capteurs tout en empêchant leur écrasement. Un avantage important est ainsi obtenu, par rapport aux dispositifs connus dont les capteurs sont en général incorporés aux matelas, et comportant un montage spécial entre cales De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de ce dispositif pour la détection de mouvements respiratoires La figure 1 est un schéma de principe du dispositif de détection selon la présente invention. La figure 2 est un schéma des circuits électroniques de ce dispositif de détection. La figure 3 représente le montage pratique des capteurs piézo-électriques. Sur la figure 1, le repère 1 désigne globalement le matelas d'un lit d'enfant. Le matelas 1 est divisé à mi-longueur, en ce qui concerne la détection des mouvements respiratoires, en deux parties dites demi-matelas 2 et 3. Au premier demi-matelas 2 sont associés deux capteurs piézo-électriques 4 et 5. Au second demi-matelas 3 sont associés deux autres capteurs piézo-électriques 6 et 7. Les quatre capteurs piézo-électriques 4 à 7, de type connu en soi, sont sensibles aux mouvements respiratoires du nourrisson placé dans le lit, chaque capteur convertissant le signal mécanique ou acoustique, qui le sollicite, en un signal fréquentiel analogique respectivement S1, S2, S3 et S4. Les quatre capteurs 4 à 7 sont reliés à un boîtier électronique 8, par un ensemble de conducteurs électriques 9 transmettant les signaux S1 & S4. Le boîtier électronique 8 traite les signaux S1 & S4 issus des différents capteurs 4 à 7, en les combinant de façon logique. Ce boîtier électronique 8 comporte divers moyens de signalisation 10, 11, 12 et 13, de type sonore et/ou lumineux, comprenant notamment - un premier voyant lumineux 10 pour la signalisation d'une marche normale - un deuxième voyant lumineux 11 pour la signalisation d'une marche dégradée - une alarme sonore 12 pour la signalisation d'une défaillance technique ou d'un arrêt respiratoire - un dernier voyant lumineux 13 pour le contrôle de l'alimentation électrique. Les circuits électroniques du dispositif sont représentés sur la figure 2. Ces circuits comprennent, & la sortie de chaque capteur piézo-électrique 4, 5, 6 ou 7, un premier amplificateur opérationnel 14 à grand gain suivi d'un second amplificateur opérationnel 15 & grand gain. Le signal fréquentiel analogique S1, S2, S3 ou S4 issu de chaque capteur 4 & 7 est ainsi fortement amplifié, le signal analogique en sortie du second amplificateur opérationnel 15 pouvant être d'environ 1000 fois supérieur au signal d'entrée du premier amplificateur opérationnel 14. Les seconds amplificateurs opérationnels 15 ont leurs sorties respectives reliées, deux à deux, & deux circuits monostables 16 et 17. Chaque circuit monostable 16 ou 17 convertit le signal analogique amplifié, issu des amplificateurs 15, en un signal logique, qui est mis en forme par un circuit "RC" associé à ce circuit monostable, et composé d'un potentiomètre 18 et d'un condensateur 19. Entre les premiers amplificateurs 14 et les seconds amplificateurs 15, ainsi qu'entre les seconds amplificateurs 15 et les deux circuits monostables 16 et 17 sont prévus des condensateurs de liaison respectifs 20 et 21 éliminant la composante continue du signal. Chaque circuit monostable 16 ou 17 possède deux sorties, respectivement 22, 23 et 24, 25 délivrant un signal logique. Toutes les sorties 22 à 25 sont reliées à un même circuit logique 26, à fonction de porte "OU", qui effectue un calcul logique pour la visualisation du fonctionnement normal ainsi que pour le déclenchement de l'alarme. Une sortie 27 du circuit logique 26 est reliée, par l'intermédiaire d'un transistor de commutation 28, å une première diode électroluminescente 10 constituant ici le voyant lumineux de signalisation de la marche normale. Le sortie 27 du circuit logique 26 est encore reliée, par l'intermédiaire d'un autre transistor de commutation 29, à une deuxième diode électroluminescente 30, montée en parallèle avec l'alarme sonore locale 12, pour la signalisation de la défaillance technique ou de l'alarme générale. En parallèle avec la diode électroluminescente 30 et avec l'alarme sonore locale 12 est encore branché un relais 31, prévu pour le déclenchement d'une alarme complémentaire & distance non représentée. Les sorties 22, 23, 24 et 25 des circuits monostables 16 et 17 sont encore reliées & un autre circuit logique 32, ayant une fonction de porte "OU exclusif", pour la détection du fonctionnement dégradé, c'est- & -dire la situation dans laquelle deux des quatre capteurs 4, 5, 6 et 7 sont en état de fonctionnement. La sortie du circuit logique 32 est reliée au premier circuit logique 26. Une deuxième sortie 33 de ce circuit logique 26 est reliée, par un dernier transistor de commutation 34, à une troisième diode électroluminescence 11 constituant ici le voyant lumineux de signalisation de la marche dégradée. Alors que la figure 1 montre très schématiquement l'association des deux paires de capteurs piézo-électriques 4, 5 et 6, 7 avec les deux demi-matelas, respectivement 2 et 3, la figure 3 représente le montage pratique de ces capteurs 4 à 7. Pour l'ensemble du lit, sont ici prévues deux structures support 35 et 36, placées respectivement sous les deux demi-matelas 2 et 3. Chaque structure support se compose d'une plaque supérieure 37 en bois contreplaqué, d'une plaque inférieure 38 aussi en bois ou en contreplaqué, et d'entretoises 39 en caoutchouc ou en élastomère, placées entre les deux plaques 37 et 38. Les deux capteurs piézo-électriques 4, 5 ou 6, 7 sont montés sur la face supérieure de la plaque inférieure 38, et prennent ainsi place entre les deux plaques 37 et 38. Chaque structure 35 ou 36 est entourée par une enveloppe ou une housse plastifiée étanche, non représentée. Il va de soi que l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce dispositif pour la détection de mouvements respiratoires qui a été décrite ci-dessus, & titre d'exemple ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes respectant le même principe, les circuits analogiques et logiques décrits étant en particulier remplaçables par tous équivalents, assurant les mêmes fonctions et les moyens de signalisation et d'alarme étant réalisables sous toute forme adaptée. Dans le même ordre d'idées, le domaine d'application de l'invention n'est pas limité à la détection des mouvements respiratoires d'un nourrisson, mais il s'étend, plus généralement, aux milieux médicaux, hospitaliers et gériatriques. REVENDICATION8 1. Dispositif pour la détection de mouvements respiratoires, notamment des mouvements respiratoires d'un nourrisson placé dans un lit d'enfant, le dispositif comprenant au moins un capteur de type piézo-électrique (4 à 7), placé au niveau du matelas (1) du lit d'enfant, et relié fonctionnellement à un boîtier électronique (8) traitant les signaux issus de ou des capteurs et pourvu de moyens de signalisation (10 à 13), le dispositif permettant de détecter l'arrêt respiratoire du nourrisson et de déclencher alors une alarme locale et/ou à distance, caractOris en ce que le matelas (1) est divisé en au moins deux parties (2, 3), en ce qui concerne la détection, et en ce qu' & chaque partie (2, 3) du matelas (1) sont associés au moins deux capteurs (4, 5 ; 6, 7), tandis que le boîtier électronique (8) comprend des circuits logiques (26, 32) qui combinent les signaux (S1, S2, S3, S4) issus des différents capteurs (4 à 7) de manière à détecter et signaler l'état de fonctionnement global des capteurs (4 à 7). 2. Dispositif pour la détection de mouvements respiratoires selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matelas (1) est divisé en deux parties ou "demi-matelas" (2, 3) à chacune desquelles sont associés deux capteurs piézo-électriques (4, 5 ; 6, 7). 3. Dispositif pour la détection de mouvements respiratoires selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est conçu pour détecter et signaler, de façon distincte - l'état normal de fonctionnement des quatre capteurs (4 5 ; 6, 7) ou au moins trois de ces capteurs, le dispositif étant alors considéré comme étant à l'état normal ; - l'état de fonctionnement de deux capteurs seulement sur quatre, le dispositif étant alors considéré comme étant en mode de fonctionnement dégradé ; - l'état de fonctionnement d'un seul capteur, ou le fait qu'aucun des quatre capteurs (4 à 7) ne délivre un signal, le dispositif étant alors considéré comme défaillant techniquement ou ayant détecté un arrêt respiratoire, une alarme (12) étant dans ce cas déclenchée. 4. Dispositif pour la détection de mouvements respiratoires selon la revendication 3, caractérisé en ce que le boîtier électronique (8) comprend - des moyens d'amplification séparée (14, 15) de chacun des signaux analogiques (S1, S2, S3, S4) issus des différents capteurs piézo-électriques (4, 5 ; 6, 7) - des moyens de conversion (16, 17) des signaux analogiques amplifiés en des signaux logiques, et de mise en forme (en 18, 19) de ces signaux logiques ; - un premier circuit logique (26) à fonction de porte "oU", combinant les signaux logiques représentant l'état des différents capteurs (4, 5, 6, 7) pour indiquer l'état normal du dispositif ou déclencher l'alarme (12), et, - un autre circuit logique (32) à fonction de porte "oU EXCLUSIF", combinant les signaux logiques représentatifs de l'état des différents capteurs (4, 5 ; 6, 7) pour indiquer le mode de fonctionnement dégradé, correspondant à l'état de fonctionnement de deux capteurs sur quatre. 5. Dispositif pour la détection de mouvements respiratoires selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de conversion des signaux logiques sont constituées par des circuits monostables (16, 17), les moyens de mise en forme associés étant constitués par un circuit "RC" (18, 19). 6. Dispositif pour la détection de mouvements respiratoires selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le premier circuit logique (26) possède une sortie (27) reliée, par l'intermédiaire d'un transistor de commutation (29), à une alarme sonore locale (12), et à un relais (31) branché en parallèle avec l'alarme sonore locale (12) prévu pour le déclenchement d'une alarme complémentaire & distance. 7. Dispositif pour la détection de mouvements respiratoires selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les deux capteurs piézo-électriques (4, 5 ; 6, 7) associés à chaque demi-matelas (2, 3) sont supportés par une structure (35, 36) comprenant une plaque supérieure (37), une plaque inférieure (38) et des entretoises élastiques (39) interposées entre la plaque supérieure (37) et la plaque inférieure (38), les capteurs piézo-électriques (4, 5 ; 6, 7) étant montés sur la plaque inférieure (38) tandis que la plaque supérieure (37) est prévue pour supporter le demi-matelas (2, 3) correspondant. 8. Dispositif pour la détection de mouvements respiratoires selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque structure précitée (35, 36) est entourée d'une enveloppe protectrice.