Brevet FR2898034A1 — publié le 20070907

-1- La présente invention concerne un dispositif de reproduction acoustique de la fonction respiratoire, destiné à un appareil d'assistance respiratoire comportant un circuit d'assistance respiratoire du patient, le dispositif comprenant un générateur de tonalités, un détecteur de débit volumétrique qui détecte le débit volumétrique dans le circuit d'assistance respiratoire du patient et génère un signal électrique représentatif du débit volumétrique, une unité d'évaluation du débit volumétrique, qui est conçue pour recevoir le signal de débit volumétrique et, en fonction de celui-ci, pour générer un signal de commande du générateur de tonalités de telle sorte que soit généré un signal acoustique dont l'intensité sonore augmente (baisse) avec l'augmentation (la diminution) du débit volumétrique. Dans le domaine de la technique médicale, et en particulier dans celui des soins intensifs où l'on utilise des respirateurs, des appareils d'anesthésie et des moniteurs, on dispose généralement de nombreux affichages qui indiquent l'état du patient ou de sa thérapie. Le thérapeute n'est cependant pas constamment en mesure de voir ces informations, car de nombreuses actions doivent être exécutées, y compris hors de la zone dans laquelle les affichages sont visibles. Dans ce cas, il peut être utile de disposer d'informations acoustiques, car celles-ci peuvent être perçues dans un environnement moins restreint. Les signalisations acoustiques les plus souvent utilisées sont les alarmes, qui signalent un défaut ou un état inhabituel. Au cas où un paramètre médical ou le paramètre d'un appareil quitte une plage préalablement déterminée, des avertissements sonores prédéfinis sont émis. La représentation acoustique de fonctions corporelles, comme par exemple la reproduction acoustique des activités lors de l'ECG (battement cardiaque), représente également un élargissement des possibilités d'application. Il existe en outre des dispositifs qui donnent une représentation acoustique de l'assistance respiratoire d'un patient en liaison avec des respirateurs. Un exemple d'un dispositif de ce type est intégré dans le respirateur "Primus" de la société Drager Medical AG & Co. KG. Un générateur de tonalités y produit un bruit, retransmis par un hautparleur, qui ressemble fortement au bruit d'un stéthoscope. L'intensité sonore du bruit produit, dans ce cas, est proportionnelle au débit volumétrique, mesuré par un détecteur de débit volumétrique, dans le circuit d'assistance -2- respiratoire. Une distinction est également faite entre l'inspiration et l'expiration, à travers un filtre passe-bas, mis sous tension lors de l'expiration, et le bruit semblant rendre un son clair lors de l'inspiration et plus sourd à l'expiration. Un dispositif de reproduction acoustique de données physiologiques ou médicales est connu par le document US 5,730,140. Les dispositifs acoustiques de surveillance présentent l'inconvénient que l'intensité sonore de base doit être réglée par l'utilisateur. Par conséquent, dans des phases où il y a plus de bruits ambiants (activité fébrile au bloc opératoire, bruits d'autres appareils, etc.), ce réglage peut s'avérer trop faible et trop fort dans les phases plus calmes (par exemple au cours de l'opération). La présente invention a pour but de perfectionner un dispositif de reproduction acoustique de la fonction respiratoire destiné à un respirateur de telle sorte que la reproduction acoustique puisse être perçue plus facilement par le personnel médical, dans des conditions ambiantes qui varient. Selon l'invention, est prévu, dans le dispositif, un microphone dont le signal de sortie est transmis à une unité d'évaluation où il est traité pendant au moins une première durée, après formation d'une moyenne, afin d'obtenir au moins une première valeur de l'intensité sonore ambiante du moment. En outre, l'unité d'évaluation est conçue pour faire varier l'intensité sonore du signal acoustique d'indication du débit volumétrique selon une fonction monotone prédéterminée (par exemple proportionnelle)de la valeur d'intensité sonore ambiante, au nombre minimum d'une, de telle sorte que l'intensité sonore du signal acoustique augmente (baisse) avec l'augmentation (la diminution) du niveau sonore ambiant. En détectant le niveau sonore ambiant, le dispositif de surveillance peut ainsi adapter l'intensité sonore du signal acoustique à la situation environnante. On établit une moyenne du bruit ambiant capté par le microphone pendant une première durée, afin d'en obtenir une valeur du niveau sonore ambiant. On s'assure ainsi qu'aucune modification notable de l'intensité sonore n'intervient en raison de bruits courts et isolés. Selon une forme de réalisation avantageuse, l'unité d'évaluation est conçue de telle sorte qu'une moyenne du signal du microphone est établie pendant une première durée et pendant une deuxième durée, différente de celle-ci, afin d'obtenir une première et une deuxième valeur pour le niveau sonore ambiant. Par exemple, la première durée peut être une seconde, et la -3-deuxième durée peut être dix secondes. L'unité d'évaluation est alors conçue pour sélectionner la plus petite valeur parmi la première et la deuxième valeur et pour régler l'intensité du générateur de tonalités en fonction. On obtient ainsi qu'une brève augmentation du niveau sonore ambiant, qui entraîne une nette augmentation de la première valeur, mais qui a nettement moins d'influence sur la deuxième valeur, en raison du calcul de moyennes qui se poursuit, n'exerce pas d'influence notable, du fait du choix de la deuxième valeur, sur l'intensité sonore du signal acoustique émis. On obtient ainsi, par exemple, qu'un bruit très bref, comme celui d'un instrument médical qui tombe, ou similaire, n'entraîne pas de modification notable de l'intensité sonore. On obtient, d'un autre côté, que l'unité de commande, lorsque le niveau sonore ambiant diminue, le suive relativement rapidement, car alors la valeur obtenue après calcul de la moyenne pendant la durée courte est déterminante, de sorte que le dispositif peut rapidement suivre une baisse du niveau sonore ambiant en réduisant l'intensité sonore du signal acoustique émis. Avantageusement, l'unité d'évaluation est conçue, sur la base du signal du microphone, de telle sorte qu'une moyenne étant établie pendant une première durée et pendant une deuxième durée, différente de la première durée, soient produites une première et une deuxième valeur pour le niveau sonore ambiant instantané et que soit sélectionnée la plus petite valeur entre la première et la deuxième valeur, et que le signal de commande soit amené à varier, selon une fonction monotone prédéterminée de la valeur sélectionnée, de sorte que l'intensité sonore du signal acoustique augmente (diminue) avec l'augmentation (la diminution) du niveau sonore ambiant. De façon avantageuse, l'unité d'évaluation est conçue pour faire varier le signal de commande de façon proportionnelle à la valeur au nombre minimum d'une ou à la valeur sélectionnée. De préférence, le générateur de tonalités présente un générateur de bruit conçu pour simuler les bruits respiratoires audibles comme à l'aide 30 d'un stéthoscope. De façon préférée, en aval du générateur de tonalités est prévu un filtre passe-bas servant de circuit formant filtre et le dispositif de détection de débit volumétrique équipé d'un circuit évaluateur de déclenchement est conçu pour fournir une indication de la direction du débit afin d'établir une différence 35 entre la phase d'inspiration et la phase d'expiration et est conçu pour commander le filtre passe-bas en fonction de l'indication de la direction de telle -4- sorte que le bruit qui intervient donne un son, pendant l'inspiration, qui est différent/différenciable par rapport à l'expiration, et soit en particulier plus clair. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'unité d'évaluation est conçue, en outre, pour n'évaluer le signal du microphone que pendant les périodes de production d'une valeur pour le niveau sonore ambiant, au cours desquelles le générateur de tonalités n'émet aucun signal acoustique, et en particulier uniquement pendant les périodes où aucune alarme acoustique n'est émise. Selon une forme d'exécution de l'invention, l'unité d'évaluation est conçue, en outre, pour compenser la contribution au signal du microphone fournie par le générateur de tonalités grâce à une correction produite en tant que fonction prédéterminée du signal de commande destiné au générateur de tonalités, afin de conserver ainsi la valeur du niveau sonore ambiant. Suivant un mode d'exécution de l'invention, il est prévu un dispositif d'entrée permettant de régler manuellement l'intensité sonore de base du signal acoustique produit. En variante, le dispositif d'entrée est conçu de telle sorte qu'il ne soit pas possible de passer en dessous d'une intensité sonore de base minimale prédéterminée, pour les indicateurs acoustiques qui relèvent de la 20 sécurité, en particulier les alarmes. En alternative, l'unité d'évaluation est conçue pour atténuer les niveaux sonores ambiants augmentés qui ne dépassent pas une durée maximale prédéterminée. En complément, il est prévu une unité d'évaluation qui détecte le 25 type d'activité respiratoire (spontanée, spontanée-assistée ou assistée) et qui est conçue, en outre, pour restituer acoustiquement le type d'activité respiratoire. Selon une possibilité, le circuit évaluateur de déclenchement est conçu pour faire varier le signal respiratoire acoustique en fonction du type 30 d'activité respiratoire détecté. Selon une autre possibilité, le circuit évaluateur de déclenchement est conçu pour faire varier les fréquences du signal respiratoire acoustique produit, en commandant le circuit formant filtre, en fonction du type d'activité respiratoire détecté. 35 Avantageusement, le circuit évaluateur de déclenchement est conçu pour produire, par l'intermédiaire d'un générateur de signal, un signal -5- sonore caractéristique particulier pour chaque type d'activité respiratoire détecté. De façon avantageuse, il est prévu un filtre passe-bande afin de ne détecter le niveau sonore ambiant que dans une plage de fréquences prédéterminée. De préférence, l'appareil d'assistance respiratoire est un réanimateur, un appareil d'assistance respiratoire d'urgence ou un appareil d'anesthésie. De façon préférée, le dispositif est conçu pour mélanger, en fonction des prescriptions de réglage de l'unité de commande centrale, les bruits ambiants en les ajoutant au signal acoustique, derrière la sortie de l'amplificateur, dans l'étage mélangeur. Le niveau sonore ambiant, de préférence, est censé être déterminé sans influence du niveau sonore produit par le dispositif proprement dit. Ce résultat est obtenu, par exemple, grâce au fait que les signaux du microphone ne sont analysés que pendant les périodes au cours desquelles l'unité de commande n'émet aucun signal par l'intermédiaire du générateur de tonalités, c'est-à-dire pendant les pauses respiratoires et/ou uniquement dans les phases où aucune alarme acoustique n'est émise. En variante, étant donné que le signal de commande destiné au générateur de tonalités est connu, le signal acoustique émis par le générateur de tonalités peut être pris en compte mathématiquement dans l'unité d'évaluation, dans le signal sonore mesuré, et être compensé. De préférence, on sélectionne, pour l'analyse, une plage de fréquences contenant les bruits ambiants typiques, par exemple une plage de fréquences comprise entre 500 et 4000 Herz, et le niveau sonore ambiant n'est détecté que dans cette plage de fréquence par le microphone, afin de ne pas tenir compte de fréquences qui ne sont pas essentielles, par exemple en raison de bruits de structure. De plus en plus, l'assistance respiratoire est pratiquée, même dans le milieu d'anesthésie, avec des formes d'assistance respiratoire assistées. Dans ce cas, il est souvent nécessaire d'évaluer l'activité respiratoire propre du patient. En particulier dans les formes d'assistance respiratoire assistées en pression, il est cependant souvent difficile de reconnaître l'activité respiratoire propre sur la courbe de débit volumétrique, car les respirateurs modernes réagissent toujours plus vite aux demandes du patient. Ainsi, le thérapeute a 2898034 -6- souvent du mal à distinguer si une respiration a été forcée (car le patient n'avait pas réclamé de respiration depuis trop longtemps) ou si un mouvement respiratoire assisté en pression, demandé spontanément, a été pratiqué. Pour cette raison, les appareils d'assistance respiratoire sont équipés d'affichages 5 visuels qui signalent le type d'activité respiratoire (spontanée, spontanée-soutenue, ou forcée). Selon une forme d'exécution avantageuse de la présente invention, le type d'activité respiratoire est également signalé de façon acoustique. Ceci peut être obtenu par variation fréquentielle du signal acoustique de courant respiratoire produit par le générateur de tonalités, en 10 fonction du type d'activité respiratoire détecté. En variante, un signal sonore séparé peut être produit en fonction du type d'activité respiratoire. L'invention va maintenant être décrite à l'aide d'un exemple d'exécution représenté à la figure 1, qui est un schéma fonctionnel du dispositif. 15 Le dispositif représenté à la figure 1 possède un détecteur de débit volumétrique 5, 6, qui fonctionne par exemple par une mesure de pression suivie d'une évaluation, qui détecte le débit volumétrique dans le circuit d'assistance respiratoire du patient et génère un signal de commande correspondant, qui est transmis à un générateur de tonalités 7, qui est ici un 20 générateur de bruit, qui, par l'intermédiaire d'un haut-parleur 12 et/ou d'un écouteur 13, produit un bruit respiratoire semblable à celui d'un stéthoscope d'une intensité sonore qui dépend du débit volumétrique. Il est prévu, en outre, un microphone 1 qui détecte le niveau sonore ambiant. De préférence, le niveau sonore ambiant n'est évalué que dans une 25 plage de fréquences limitée, qui entre en ligne de compte pour des plages ambiantes typiques. Cette plage de fréquences peut s'étendre, par exemple, de 500 à 4000 Herz. Le signal du microphone est acheminé, par l'intermédiaire d'un amplificateur 2 et, en option, d'un filtre passe-bande 3, vers une unité d'évaluation 4. Dans l'unité d'évaluation 4, une moyenne du signal du 30 microphone est calculée, au moins pendant une première durée, afin d'obtenir ainsi une première mesure du niveau sonore ambiant. En appliquant une fonction monotone prédéterminée à cette valeur, par exemple une fonction proportionnelle, un régulateur de volume 10 est excité par l'unité d'évaluation 4. Par l'intermédiaire d'un amplificateur 11, le haut-parleur 12 et/ou l'écouteur 13 35 est amené à fonctionner. 2898034 -7- De préférence est calculée, dans l'unité d'évaluation 4, une moyenne du signal du microphone pendant une première durée et pendant une deuxième durée, plus longue, afin d'obtenir une première et une deuxième valeur pour le niveau sonore ambiant. La première valeur ou la deuxième 5 valeur est alors choisie, selon celle qui a la plus faible valeur, pour pouvoir régler le régulateur de volume 10 conformément à celle-ci. Cette évaluation permet que de brèves augmentations du niveau sonore ambiant, comme cela peut être le cas par exemple lorsqu'un objet tombe, n'exercent pas d'influence notable sur le réglage du régulateur de volume 10, car elles n'ont d'influence à 10 la hausse que sur la valeur dont la moyenne est calculée pendant la durée courte, mais n'ont presque pas d'influence sur la valeur trouvée pendant la durée longue, qui sert de base à l'établissement de la moyenne. On obtient d'autre part que le dispositif s'adapte rapidement à une chute du niveau sonore ambiant. 15 De préférence, le niveau sonore ambiant est déterminé de telle sorte que le signal acoustique de débit volumétrique respiratoire, qui est produit par le dispositif lui-même, n'exerce aucune influence. Ce résultat peut être obtenu, par exemple, grâce au fait que le niveau sonore amibant n'est analysé que pendant les périodes au cours desquelles il n'y a pas d'activité respiratoire 20 et/ou uniquement dans les phases où aucune alarme acoustique n'est émise. En variante, étant donné que l'activation du régulateur de volume 10 est connue, dans l'unité d'évaluation 4, le bruit propre peut être compensé mathématiquement dans l'unité d'évaluation 4. La valeur ainsi calculée pour le niveau sonore ambiant peut être 25 utilisée dans l'ensemble du dispositif pour la commande d'autres signaux acoustiques (par exemple intensité sonore de l'alarme, intensité sonore de la tonalité du pouls, intensité sonore de la tonalité de l'ECG), sachant que, pour les paramètres qui relèvent de la sécurité (p.ex. les alarmes), il ne faut pas passer en-dessous d'une intensité sonore minimale, prédéterminée par l'unité 30 de commande 16. Il est prévu, en outre, un circuit évaluateur de déclenchement 14 qui détecte le type d'activité respiratoire (spontanée, spontanée-assistée, assistée) et transmet cette information au circuit formant filtre 8 et à un générateur de signaux acoustique 15. Ainsi, au début d'une respiration, en 35 fonction du type d'activité respiratoire détectée, le générateur de signaux acoustique 15 émet un signal sonore prédéterminé par une unité de -8- commande 16 centrale. En variante ou en complément, le type d'activité respiratoire détectée, par l'intermédiaire du circuit formant filtre 8, peut faire varier le signal de débit volumétrique respiratoire en fonction du type d'activité respiratoire détectée. Le signal obtenu du circuit formant filtre 8 passe dans un étage mélangeur 9 dans lequel les signaux sonores indiquant le type d'activité respiratoire, provenant du générateur de signaux 15 sont superposés, le cas échéant. Ensuite, le signal de commande, passant à travers le régulateur de volume 10 commandé par l'unité d'évaluation 4, arrive dans l'amplificateur 11, dont la sortie est commandée par le haut-parleur 12, et est reproduit, au choix ou de façon complémentaire, par un écouteur 13. Afin que, dans le cas d'un fonctionnement avec un écouteur, le thérapeute ne soit pas coupé des bruits ambiants, il est possible, en fonction des prescriptions/réglages de l'unité de commande 16 centrale, de mélanger également les bruits ambiants en les ajoutant au signal acoustique, derrière la sortie de l'amplificateur 2, dans l'étage mélangeur 9. Il est en outre possible de prévoir une unité de commande 16 centrale principale, pouvant exécuter d'autres fonctions de commande. Par exemple, le signal de commande destiné au régulateur de volume 11, produit dans l'unité d'évaluation 4 en fonction du signal du microphone, peut être produit en fonction de différents aspects qu'il est possible de prédéterminer, afin de produire différentes intensités et/ou modèles de signal, par exemple pour les prématurés ou les nouveaux-nés, pour les adultes, par exemple en fonction du sexe, de l'âge et/ou du poids du patient, cette variation pouvant être commandée par l'unité de commande 16. A cet effet, l'unité de commande 16 peut également agir sur le circuit formant filtre 8, afin de faire varier de façon prédéterminée le signal acoustique à produire. Revendications 1. Dispositif de reproduction acoustique de la fonction respiratoire, destiné à un appareil d'assistance respiratoire comportant un circuit d'assistance respiratoire du patient, le dispositif comprenant un générateur de tonalités, un détecteur de débit volumétrique qui détecte le débit volumétrique dans le circuit d'assistance respiratoire du patient et génère un signal électrique représentatif du débit volumétrique, et une unité d'évaluation du débit volumétrique, qui est conçue pour 1 o recevoir le signal de débit volumétrique et, en fonction de celui-ci, pour générer un signal de commande du générateur de tonalités de telle sorte que soit généré un signal acoustique dont ('intensité sonore augmente (baisse) avec l'augmentation (la diminution) du débit volumétrique,caractérisé en ce que sont prévus un microphone (1) et une unité d'évaluation (4) qui lui est reliée, qui 15 sont conçus de façon à fournir au moins une première valeur du niveau sonore ambiant instantané, sur la base du signal du microphone, après calcul d'une moyenne pendant au moins une durée, et à augmenter (réduire) l'intensité sonore du signal acoustique avec l'augmentation (la diminution) du niveau sonore ambiant, selon une fonction monotone prédéterminée de la valeur, au 20 nombre minimum d'une. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité d'évaluation (4) est conçue, sur la base du signal du microphone, de telle sorte qu'une moyenne étant établie pendant une première durée et pendant 25 une deuxième durée, différente de la première durée, soient produites une première et une deuxième valeur pour le niveau sonore ambiant instantané et que soit sélectionnée la plus petite valeur entre la première et la deuxième valeur, et que le signal de commande soit amené à varier, selon une fonction monotone prédéterminée de la valeur sélectionnée, de sorte que l'intensité 30 sonore du signal acoustique augmente (diminue) avec l'augmentation (la diminution) du niveau sonore ambiant. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'unité d'évaluation (4) est conçue pour faire varier le signal de commande 35 de façon proportionnelle à la valeur au nombre minimum d'une ou à la valeur sélectionnée.-10- 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le générateur de tonalités (7) présente un générateur de bruit conçu pour simuler les bruits respiratoires audibles comme à l'aide d'un stéthoscope. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'en aval du générateur de tonalités (7) est prévu un filtre passe- bas servant de circuit formant filtre (8) et en ce que le dispositif de détection de débit volumétrique (5, 6) équipé d'un circuit évaluateur de déclenchement (14) est conçu pour fournir une indication de la direction du débit afin d'établir une différence entre la phase d'inspiration et la phase d'expiration et est conçu pour commander le filtre passe-bas en fonction de l'indication de la direction de telle sorte que le bruit qui intervient donne un son, pendant l'inspiration, qui est différent/différenciable par rapport à l'expiration, et soit en particulier plus clair. 6. Dispositif selon l''une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'unité d'évaluation (4) est conçue, en outre, pour n'évaluer le signal du microphone que pendant les périodes de production d'une valeur pour le niveau sonore ambiant, au cours desquelles le générateur de tonalités (7) n'émet aucun signal acoustique, et en particulier uniquement pendant les périodes où aucune alarme acoustique n'est émise. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'unité d'évaluation (4) est conçue, en outre, pour compenser la contribution au signal du microphone fournie par le générateur de tonalités (7) grâce à une correction produite en tant que fonction prédéterminée du signal de commande destiné au générateur de tonalités (7), afin de conserver ainsi la valeur du niveau sonore ambiant. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'est prévu un dispositif d'entrée permettant de régler manuellement l'intensité sonore de base du signal acoustique produit. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif d'entrée est conçue de telle sorte qu'il ne soit pas possible de passer-11- en-dessous d'une intensité sonore de base minimale prédéterminée, pour les indicateurs acoustiques qui relèvent de la sécurité, en particulier les alarmes. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'unité d'évaluation (4) est conçue pour atténuer les niveaux sonores ambiants augmentés qui ne dépassent pas une durée maximale prédéterminée. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'est prévue une unité d'évaluation (14) qui détecte le type d'activité respiratoire (spontanée, spontanée-assistée ou assistée) et qui est conçue, en outre, pour restituer acoustiquement le type d'activité respiratoire. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le circuit évaluateur de déclenchement (14) est conçu pour faire varier le signal respiratoire acoustique en fonction du type d'activité respiratoire détecté. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le circuit évaluateur de déclenchement (14) est conçu pour faire varier les fréquences du signal respiratoire acoustique produit, en commandant le circuit formant filtre (8), en fonction du type d'activité respiratoire détecté. 14. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le circuit évaluateur de déclenchement (14) est conçu pour produire, par l'intermédiaire d'un générateur de signal (15), un signal sonore caractéristique particulier pour chaque type d'activité respiratoire détecté. 15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'est prévu un filtre passe-bande afin de ne détecter le niveau sonore 30 ambiant que dans une plage de fréquences prédéterminée. 16. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que l'appareil d'assistance respiratoire est un réanimateur, un appareil d'assistance respiratoire d'urgence ou un appareil d'anesthésie. 35 2898034 -12- 17. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il est conçu pour mélanger, en fonction des prescriptions de réglage de l'unité de commande (16) centrale, les bruits ambiants en les ajoutant au signal acoustique, derrière la sortie de l'amplificateur (2), dans l'étage 5 mélangeur (9).