Brevet FR2878751A1 — publié le 20060609

La présente invention concerne un dispositif permettant de surveiller plusieurs paramètres d'un individu qui utilise un appareil respiratoire autonome. Les scaphandres autonomes des plongeurs subaquatiques ou des pompiers ainsi que les appareils respiratoires qui équipent les combinaisons de protection en milieu hostile tel que les rayonnements ionisants, les risques biologiques ou chimiques, sont utilisés dans des conditions qui nécessitent souvent un effort respiratoire ou physique supplémentaire pour l'individu qui est équipé dudit appareil. Cet effort se traduit par une respiration plus importante et donc une consommation de gaz respiratoire plus élevée qu'au repos. Même pour des individus entraînés, les risques d'accidents liés soit au milieu hostile, soit à l'effort physique important sont réels. Ces accidents débutent notamment par des problèmes d'ordre cardio-pulmonaire ou respiratoire. Ainsi, les plongeurs en scaphandre respirent à des pressions ambiantes plusieurs fois supérieures à la pression atmosphérique standard. Cette pression plus élevée augmente la viscosité de l'air, qui entraîne une hypoventilation du plongeur et provoque alors une hypercapnie. Le risque d'essoufflement ou d'accident lié à cette situation physiologique existe également chez le plongeur professionnel, car celui-ci fourni un effort physique important. En France, le nombre annuel d'accidents de plongée 30 en scaphandre représente plus d'une centaine de cas et environ une dizaine de morts en moyenne. Des appareils respiratoires sont également utilisés par des professionnels pour des interventions souvent difficiles tels que les pompiers, ou bien les équipes d'intervention contre les rayonnements 2878751 2 ionisants ou contre les risques biologiques ou chimiques. Même ces professionnels très entraînés peuvent également connaître des problèmes liés à l'effort physique parfois très intense ou à la difficulté de leur intervention. Ledit individu, muni d'un appareil respiratoire autonome placé dans un milieu hostile ou subaquatique, ne respire pas dans des conditions habituelles pour son organisme. L'attention dudit individu est également concentrée sur l'environnement où il se trouve, ou l'action qu'il entreprend. Ledit individu peut ainsi ignorer l'apparition des symptômes liés à son mauvais état physiologique. Cette situation peut ainsi le conduire à un incident comme un malaise, une syncope ou une asphyxie, qui peut évoluer vers un accident plus grave, du fait de l'environnement parfois très hostile dans lequel évolue ledit individu. Des morts sont parfois à déplorer lors des accidents survenant durant ce type d'intervention. Ledit dispositif permet de remédier à cette situation et de diminuer le risque d'accident d'un individu muni d'un appareil respiratoire autonome lorsqu'il évolue en milieu hostile ou subaquatique. Ledit dispositif, objet de l'invention permet d'informer précisément ledit individu de ses paramètres physiologiques, ainsi que des paramètres de son équipement respiratoire et des paramètres de l'environnement dans lequel il évolue. Ledit dispositif peut ainsi permettre audit individu de réagir pour éviter certains accidents. Ledit dispositif, selon la présente invention, permet d'informer ledit individu en lui indiquant les valeurs de plusieurs paramètres, à savoir: 2878751 3 - ses principaux paramètres physiologiques cardiorespiratoires; - les paramètres de son appareil respiratoire; - les paramètres de l'environnement où il se 5 trouve. Lorsque l'un ou plusieurs desdits paramètres dépassent un certain niveau, ledit individu en est informé précisément par ledit dispositif. Il peut alors cesser toute activité pour améliorer sa respiration, ou se déplacer dans une zone ou l'environnement sera moins hostile pour son organisme, ceci afin d'éviter l'accident. Selon une première caractéristique, ledit dispositif, permettant la surveillance d'un individu utilisant un appareil respiratoire autonome, comporte un ensemble de capteurs physiologiques dudit individu, ainsi que des capteurs de son appareil respiratoire et des capteurs de l'environnement où se trouve ledit individu, dont les données desdits capteurs sont transmises à un boîtier portatif dudit dispositif, lequel boîtier contient un calculateur électronique ainsi qu'un écran permettant d'afficher pour ledit individu ses paramètres physiologiques, les paramètres de son appareil respiratoire et des paramètres de l'environnement où il se trouve. Ledit dispositif, selon un mode de réalisation préférentiel est composé de capteurs physiologiques permettant notamment d'enregistrer plusieurs paramètres cardio-pulmonaires et respiratoires de l'individu, tels que: la fréquence cardiaque dudit individu, laquelle fréquence cardiaque est enregistrée par un ou des 2878751 4 capteurs qui utilisent soit (a) les ondes électriques du coeur, tels que les capteurs utilisés dans les appareils d'électrocardiogrammes, ou soit (b) les variations du volume sanguin à un endroit donné du corps, selon la méthode pléthysmographique; - la quantité de dioxyde de carbone expiré par ledit individu laquelle quantité est mesurée par la méthode de capnographie qui utilise la spectrophotométrie dans les infrarouges; - les teneurs en gaz du sang qui sont enregistrées par un ou plusieurs capteurs transcutanés, lesquels capteurs utilisent, soit (a) la mesure de la saturation d'oxygène par oxymétrie de pouls, telle que notamment la méthode spectrophotométrique selon la Loi de Beer, ou soit (b) la mesure de la pression transcutanée d'oxygène par une électrode de type Clark ainsi que la mesure de la pression transcutanée de dioxyde de carbone par la mesure du pH par une électrode de type Severinghauss; - la fréquence respiratoire qui utilise soit (a) l'impédancemétrie ou soit (b) une thermistance placée près des orifices respiratoires ou dans l'embout buccal dudit appareil de respiration autonome; sans que cette liste soit limitative. En outre, selon une caractéristique additionnelle de l'invention, ledit dispositif est également muni de capteurs permettant de mesurer également plusieurs paramètres de l'appareil respiratoire, à savoir: - la pression dans le ou les réservoirs de gaz respiratoire, laquelle pression est mesurée par un capteur de pression relié au réservoir de gaz; 2878751 5 la température du gaz respiratoire, laquelle est mesurée par un capteur de température dans le réservoir de gaz; - le temps écoulé depuis que ledit individu utilise ledit appareil respiratoire, mesuré par un oscillateur à quartz déclenché par l'utilisation de l'appareil respiratoire; - le volume moyen ou instantané d'air utilisé à chaque inspiration ainsi que la fréquence 10 respiratoire dudit individu, lesquels sont mesurés par un capteur du flux d'air inspiré situé sur le détendeur ou 1e masque facial de l'appareil respiratoire; sans que cette liste soit limitative. Lesquels capteurs dudit appareil respiratoire peuvent transmettre leurs données au calculateur électronique pour calculer par exemple le temps d'utilisation restant pour l'individu, la quantité du ou des gaz restant dans le ou les réservoirs de l'appareil respiratoire, la quantité de gaz respiratoire utilisée instantanément ou en moyenne par l'individu, le temps d'utilisation restant par l'individu avant l'épuisement des gaz disponibles. Selon une autre caractéristique, ledit dispositif est muni de capteurs permettant d'enregistrer plusieurs paramètres environnementaux, tels que: - la pression ambiante; - la température ambiante; - d'autres paramètres physico-chimiques du milieu, si leur mesure s'avère importante pour la santé ou la protection dudit individu; sans que cette liste soit limitative. Ledit dispositif objet de l'invention est également caractérisé en ce que ledit boîtier portatif est muni d'un calculateur électronique des paramètres physiologiques, des paramètres de l'appareil respiratoire et des paramètres de l'environnement ainsi que d'un écran d'affichage permettant audit individu de suivre simultanément ou selon son choix, les valeurs des paramètres ainsi enregistrés. Ledit individu peut ainsi prévenir tout problème éventuel tel que, par exemple, la tachycardie, l'essoufflement, l'hypoxie, l'hypercapnie et suivre précisément l'évolution de son état physiologique et de sa respiration. Selon une autre caractéristique additionnelle, ledit dispositif peut être muni d'un système de télétransmission des données entre lesdits capteurs et ledit boîtier portatif utilisant soit les ondes radio, soit les ultrasons. Selon une autre caractéristique additionnelle, ledit boîtier portatif peut être muni d'un système d'alarme qui émet un signal sonore ou lumineux si un des paramètres atteint une valeur seuil qui représente un risque notoire pour ledit individu. Ledit signal d'alerte peut ainsi permettre à un ou plusieurs autres individus situés à distance d'intervenir auprès de l'individu porteur dudit dispositif ayant émis l'alerte. Selon une caractéristique supplémentaire, ledit boîtier portatif peut être muni d'une interface permettant audit individu de transmettre au calculateur électronique des constantes supplémentaires liées à ses capacités ou à son équipement, telles que: sa fréquence cardiaque maximale; - sa consommation maximale d'oxygène à l'effort; son poids; 2878751 7 - sa capacité respiratoire maximale; - le volume des réservoirs de gaz; sans que cette liste soit limitative. D'autre part, selon l'invention dudit dispositif, celui-ci se caractérise également en ce que les capteurs et ledit boîtier portatif peuvent être chacun munis d'une alimentation électrique autonome. Lesdits capteurs physiologiques peuvent ainsi être placés sur toute partie du corps telle que notamment les membres, les doigts, les mains ou les pieds, le tronc, la tête. De même lesdits capteurs de l'appareil respiratoire peuvent être placés sur les sorties de gaz respiratoire ou sur le détendeur ou le masque facial, selon le cas. Enfin les capteurs de l'environnement peuvent être sur le boîtier portatif. Pour les scaphandres de plongée d'une façon particulièrement avantageuse, certains capteurs tels que ceux mesurant les gaz du sang ou ceux mesurant le taux de dioxyde de carbone, peuvent être situés sur l'embout buccal du détendeur ou le masque de l'appareil respiratoire. Dans le cas des combinaisons de protection munies d'un système de recyclage, le capteur de mesure du dioxyde de carbone expiré par ledit individu peut être situé dans la combinaison ou sur la prise d'aspiration des gaz de l'appareil respiratoire. Enfin, selon les types d'utilisation dudit dispositif, ledit boîtier portatif peut être attaché soit au bras de l'individu par une sangle, soit relié audit appareil respiratoire par un tuyau d'air, soit également attaché autour du cou ou fixé sur la combinaison de protection dudit individu. Les caractéristiques et le fonctionnement du dispositif selon l'invention, sont expliqués au moyen 2878751 8 des figures suivantes, lesquelles représentent un mode de réalisation non limitatif. Selon la figure 2, le dispositif est représenté d'une part par les capteurs physiologiques dudit individu (2) lesquels capteurs peuvent être situés sur le thorax (2-a) ou l'abdomen (2-b), pour la fréquence cardiaque et le rythme respiratoire, dans la cavité buccale (2-c) fixés sur l'embout buccal du détendeur pour les capteurs transcutanés des gaz du sang, et sur le détendeur ou le masque facial(2-d) pour la fréquence et le volume respiratoire. Les capteurs pléthysmographiques situés sur le corps de l'individu (2-e, 2-f) peuvent également être attachés par des sangles élastiques ou posés directement sur la combinaison de l'individu, laquelle combinaison n'est pas représentée sur cette figure. Les capteurs de l'appareil respiratoire (3) peuvent être situés sur la sortie du réservoir de gaz pour la pression et la température (3-a) et également sur le détendeur ou sur l'appareil situé entre les réservoirs de gaz et la prise d'air dudit individu (3-b) pour la mesure des volumes de gaz respirés et la fréquence respiratoire; Les capteurs transmettent les données recueillies vers le boîtier portatif (4) par tout moyen de transmission avec ou sans fil, lesquels peuvent être des ondes radio ou des ultrasons. Le détail dudit boîtier (4) est représenté sur la figure 3. Ledit boîtier peut être étanche et comporte un calculateur électronique (5) et peut également être muni d'un écran d'affichage (6) pouvant être à cristaux liquides indiquant audit individu de visualiser les paramètres enregistrés ou calculés par ledit calculateur électronique. Ledit boîtier possède un 2878751 9 récepteur (7) permettant de recevoir les données émises par les différents capteurs dudit individu (2-a, 2-b, 2-c, 2-d, 2- e, 2-f) et de son appareil respiratoire (3-a, 3-b). Ledit boîtier peut être également muni de capteurs des paramètres de l'environnement qui sont importants pour la santé dudit individu, tels que la pression ambiante (8) et la température ambiante (9). Lesquels capteurs transmettent également leurs données au calculateur électronique. Ledit boîtier peut également être muni d'une alarme (10) qui émet un signal sonore et / ou lumineux si un des paramètres atteint une valeur seuil considérée comme dangereuse pour ledit individu. Le calculateur électronique peut également recevoir, par une interface (11) soit digitale ou soit programmable sur un ordinateur, d'autres paramètres physiologiques propres à l'individu ou à l'utilisation de son appareil respiratoire. Enfin, ledit boîtier est muni d'une alimentation électrique par batterie (12) et d'un système d'attache (13). La figure 4 représente les positions d'attache dudit boîtier portatif sur le corps de l'individu, qui peut être au bras (14) ou raccordé sur une des sorties de gaz respiratoire dudit appareil respiratoire (15) ou autour du cou (16). Revendications 1. Dispositif de surveillance d'un individu utilisant un appareil respiratoire autonome (1) et comportant, selon une première caractéristique, un ensemble de capteurs physiologiques dudit individu (2) , ainsi que des capteurs de son appareil respiratoire (3) et des capteurs de l'environnement (4) où se trouve ledit individu, dont les données desdits capteurs sont transmises à un boîtier portatif (5) dudit dispositif, lequel boîtier contient un calculateur électronique (6) ainsi qu'un écran d'affichage (7) des paramètres physiologiques, des paramètres de son appareil respiratoire et des paramètres de l'environnement où il se trouve. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits capteurs physiologiques (2) permettent d'enregistrer les paramètres cardio-pulmonaires et respiratoires suivants: - la fréquence cardiaque dudit individu, laquelle fréquence cardiaque est enregistrée par un ou des capteurs (2-a, 2-b) qui utilisent soit (a) les ondes électriques du coeur, tels que les capteurs utilisés dans les appareils d'électrocardiogrammes, ou soit 25 (b) les variations du volume sanguin à un endroit donné du corps, selon la méthode pléthysmographique; - la quantité de dioxyde de carbone expiré par ledit individu (2-c) laquelle quantité est mesurée par la méthode de capnographie qui utilise la spectrophotométrie dans les infrarouges; - les teneurs en gaz du sang qui sont enregistrées par un ou plusieurs capteurs transcutanés (2-d, 2-e, 2- f), lesquels capteurs utilisent, soit (a) la mesure de la saturation d'oxygène par oxymétrie de pouls, telle que notamment la méthode spectrophotométrique selon la Loi de Beer, ou soit (b) la mesure de la pression transcutanée d'oxygène par une électrode de type Clark ainsi que la mesure de la pression transcutanée de dioxyde de carbone par la mesure du pH par une électrode de type Severinghauss; la fréquence respiratoire (2-c, 2-d) qui utilise soit (a) l'impédancemétrie ou soit (b) une thermistance placée près des orifices respiratoires ou dans l'embout buccal dudit appareil de respiration autonome. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif est muni de capteurs mesurant des paramètres de l'appareil respiratoire (3), à savoir: la pression dans le ou les réservoirs de gaz respiratoire (3-a), laquelle pression est mesurée par un capteur de pression relié au réservoir de gaz; la température du gaz respiratoire (3-b), laquelle est mesurée par un capteur de température dans le réservoir de gaz; - le temps écoulé depuis que ledit individu utilise ledit appareil respiratoire (3-b), mesuré par un oscillateur à quartz déclenché par l'utilisation de l'appareil respiratoire; le volume moyen ou instantané d'air utilisé à chaque inspiration ainsi que la fréquence respiratoire dudit individu, lesquels sont mesurés par un capteur du flux d'air inspiré situé sur le détendeur ou le masque facial de l'appareil respiratoire (3-b). 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit dispositif est muni de 2878751 12 capteurs de l'environnement (4) permettant de mesurer les paramètres suivants: - la pression ambiante (9); - la température ambiante (10); - d'autres paramètres physico-chimiques du milieu dont la mesure s'avère importante pour la santé ou la protection dudit individu. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit boîtier portatif (5) est muni d'un calculateur électronique (6) des paramètres physiologiques, des paramètres de l'appareil respiratoire et des paramètres de l'environnement ainsi que d'un écran d'affichage desdits paramètres (7). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit dispositif peut être muni d'un système de télétransmission des données entre lesdits capteurs et ledit boîtier portatif (8) utilisant soit les ondes radio, soit les ultrasons. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit dispositif peut être muni d'une alarme (11) qui émet un signal sonore ou lumineux si un des paramètres atteint une valeur représentant un risque pour ledit individu. 8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit boîtier portatif est muni d'une interface digitale (12) permettant audit individu de transmettre au calculateur électronique des constantes supplémentaires liées à ses capacités ou à son équipement, telles que: sa fréquence cardiaque maximale; sa consommation maximale d'oxygène à l'effort; son poids; 2878751 13 sa capacité respiratoire maximale; - le volume des réservoirs de gaz. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les capteurs des paramètres peuvent être munis d'une alimentation électrique autonome ainsi que le boîtier portatif (14); Lesdits capteurs physiologiques peuvent être ainsi placés sur toute partie du corps telle que notamment les membres, les doigts, les mains ou les pieds, le tronc, la tête. 10. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les capteurs des gaz du sang et de la respiration peuvent être situés sur l'embout buccal (2-d) ou sur le détendeur de l'appareil respiratoire (2-c) . 11. Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que la mesure du dioxyde de carbone expiré par un individu lorsque celui-ci est muni d'une combinaison de protection en milieu hostile, est effectuée par un capteur situé dans la combinaison ou sur la prise d'aspiration des gaz de l'appareil respiratoire. 12. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit boîtier portatif peut être attaché soit au bras de l'individu par une sangle (14, 15), soit relié audit appareil respiratoire par un tuyau d'air (16), soit également attaché autour du cou (17) ou fixé sur la combinaison de protection dudit individu.