FR2571955A1 - Device for remote monitoring of the respiration of a bed-ridden individual - Google Patents

Device for remote monitoring of the respiration of a bed-ridden individual Download PDF

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Abstract

This device comprises first means 1 distant from the patient 4 and capable of assessing the distance which separates them from the thoracic cage by transmitting, at regular intervals in the direction of the latter, ultrasonic pulses and by receiving the waves reflected by the said thoracic cage. It also comprises second means connected to the first means 1 for remote actuation of an alarm system 5 when the distance which separates the thoracic cage of the patient from the said means 1 and which is detected by said means 1 during at least two successive ultrasonic pulses, does not vary by more than a predetermined value.

Description

Dispositif pour la surveillance à distance de
la respiration d'une personne alitée.Device for remote monitoring of
the breathing of a bedridden person.

La présente invention réalisée en collaboration avec l'Ecole Supérieure d'Electronique de l'Ouest (Angers), concerne un dispositif pour la surveillance à distance de la respiration d'une personne alitée. The present invention produced in collaboration with the Higher School of Electronics of the West (Angers), relates to a device for the remote monitoring of the breathing of a bedridden person.

On sait que les risques d'apnée sont grands chez les personnes récemment opérées, aussi bien que chez les personnes âgées souffrant de troubles de sommeil ou chez les nourrissons. Ces apnées accidentelles ou absences respiratoires endommagent très rapidement le cerveau du patient, de façon irréversible, et provoquent généralement sa mort en moins de trois minutes. We know that the risks of apnea are great in people who have recently had surgery, as well as in elderly people with sleep disorders or in infants. These accidental apneas or respiratory absences irreversibly damage the patient's brain very quickly, and usually cause death in less than three minutes.

Seule, une détection immédiate de lapinée , suivie dune intervention rapide, peut remédier à ce grave accident, dont meurent chaque année en France des milliers de personnes. Only an immediate detection of a female rabbit, followed by rapid intervention, can remedy this serious accident, which thousands of people die in France each year.

Une surveillance individuelle constante des patients est malheureusement très conteuse et ne se justifie donc que dans des cas graves. Quant à une surveillance à distance, il nen existe pas d'efficace à l'heure actuelle, en dehors de celle impliquant l'implantation dtélectrodes dans le cuir chevelu de la personne à surveiller, ce qui est coûteux et pénible pour le patient, de sorte que le corps médical répugne généralement à avoir recours à ces moyens. Constant individual monitoring of patients is unfortunately very telling and therefore only justified in serious cases. As for remote monitoring, there is no effective one at present, apart from that involving the implantation of electrodes in the scalp of the person to be monitored, which is costly and painful for the patient, so that the medical profession is generally reluctant to use these means.

La présente invention vise donc à proposer un système de surveillance à distance de la respiration de personnes alitées qui soit simple, efficace et peu coûteux qui n'affecte pas le patient et qui puisse être relié avec d'autres systèmes du même type à un poste central de surveillance, d'où une unique personne pourra ainsi surveiller tous les patients à risque d'un même ensemble hospitalier et donner l'alerte, lorsque cela sera nécessaire, à une équipe d'intervention. The present invention therefore aims to propose a system for remote monitoring of the breathing of bedridden persons which is simple, effective and inexpensive, which does not affect the patient and which can be connected with other systems of the same type to a station. central monitoring, from where a single person will be able to monitor all the patients at risk in the same hospital complex and give the alert, when necessary, to an intervention team.

A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de surveillance à distance de la respiration d'une personne alitée, caractérisé en ce qu'il comprend des premiers moyens éloignés du patient et aptes à apprécier la distance qui les sépare de sa cage thoracique, par émission à intervalles réguliers en direction de celleci d'impulsions ultra-sonores et par réception des ondes réfléchies par ladite cage thoracique, et des seconds moyens reliés auxdits premiers moyens, pour actionner à distance un système d'alarme, lorsque la distance qui sépare la cage thoracique du patient desdits premiers moyens et que détectent ceux-ci lors d'au moins deux impulsions ultra-sonores successives ne varie pas de plus d'une valeur prédéterminée. To this end, the subject of the invention is a device for remote monitoring of the breathing of a bedridden person, characterized in that it comprises first means distant from the patient and able to appreciate the distance which separates them from his cage. chest, by transmitting at regular intervals towards the latter ultrasonic pulses and by reception of the waves reflected by said rib cage, and second means connected to said first means, for actuating a remote alarm system, when the distance which separates the patient's rib cage from said first means and which the latter detect during at least two successive ultrasonic pulses does not vary by more than a predetermined value.

Le dispositif conforme à l'invention détecte donc les mouvements de la poitrine du patient et déclenche une alerte lorsque ces mouvements s'interrompent pendant une durée prédéterminée, correspondant à un seuil au-delà duquel un arrêt de la respiration doit être considéré comme anormal. The device according to the invention therefore detects movements of the patient's chest and triggers an alert when these movements are interrupted for a predetermined duration, corresponding to a threshold beyond which a cessation of breathing must be considered as abnormal.

L'avantage d'un tel dispositif réside dans le fait que la surveillance de l'état du patient est effectuée à distance, par un appareillage automatique, et que les moyens d'alerte des différents dispositifs d'un même ensemble hospitalier qui sont simultanément en fonction peuvent être regroupés dans une unique pièce, sous la surveillance d'une seule personne, qui préviendra une équipe de secours en cas de besoin. The advantage of such a device resides in the fact that the monitoring of the patient's condition is carried out remotely, by an automatic device, and that the means of alerting the various devices of the same hospital complex which are simultaneously in function can be grouped in a single room, under the supervision of a single person, who will notify a rescue team if necessary.

L'invention sera à présent expliquéeà propos des dessins sur lesquels
La figure 1 est une vue schématique du dispositif selon lginvention g et
La figure 2 est un schéma synoptique du dispositif.The invention will now be explained with reference to the drawings in which
FIG. 1 is a schematic view of the device according to the invention g and
Figure 2 is a block diagram of the device.

Un émetteur-récepteur 1 dtultra-sons est porté par un système articulé 2, réglable en position, qui est fixé sur le lit 3 du patient ou sur toute autre structure porteuse. L'émetteur-récepteur 1 est disposé au-dessus de la cage thoracique du patient 4 et détecte les mouvements respiratoires de celui-ci, en mesurant les variations de durée entre émission d'ondes ultra-sonores successives et la réception de l'onde réfléchie correspondante.  An ultrasonic transceiver 1 is carried by an articulated system 2, adjustable in position, which is fixed on the patient's bed 3 or on any other supporting structure. The transceiver 1 is placed above the chest of the patient 4 and detects the respiratory movements of the latter, by measuring the variations in duration between emission of successive ultrasonic waves and reception of the wave. thoughtful corresponding.

En cas dtarret de la respiration, l'émetteur-récepteur
1 n1 enregistre donc aucune variation pour deux ou plusieurs impulsions sonores successives et il envoie alors un signal à un système d'alerte à distance 5, qui émet un signal sonore, lumineux ou autre, à l'attention d'un surveillant.If breathing stops, the transceiver
1 n1 therefore records no variation for two or more successive sound pulses and it then sends a signal to a remote alert system 5, which emits a sound, light or other signal, for the attention of a supervisor.

Les moyens (1) émetteur récepteur permettant d'apprécier la distance qui les sépare de la cage thoracique 4 du patient correspondent aux deux lignes de composants supérieures et inférieures de la figure 2. The transmitter-receiver means (1) making it possible to assess the distance which separates them from the patient's rib cage 4 correspond to the two upper and lower component lines in FIG. 2.

Ces lignes supérieures et inférieures représentent respectivement l'émission et la réception ultrasonore.These upper and lower lines respectively represent the ultrasonic emission and reception.

Le circuit de émission ultrasonore comprend successivement un oscillateur 6 de cadencement de l'émission, un monostable d'initialisation 7, un monostable de durée d'émission 8, un oscillateur de fréquence ultrasonore 9, un amplificateur 10 et un transducteur ultrasonore il. Le signal électrique d'émission est en effet attaqué au front d'impulsion de l'oscillateur de cadencement6et estmaintenu pendant la période de cadencement (5 secondes environ).Il est ensuite initialisé par le monos table 7 commandant n parallèle les compteurs et décompteurs 17 reliés à la logique de ooma mande 12 de la ligne médiane, puis réduit par le monostable 8 dans un intervalîle de tempo de 1 mus correspondant à un cycle d'émission de 1 ms toutes les 5 secondes.Le signal de sortie commande ensuite dans ce cycle un oscillateur ultrasonore 9 (40 khz) dont le signal de fréquence ultrasonore de sortie est amplifié et transmis à un transducteur u-ltrasonore
il assurant effet ultrasonore. LBimpulsion ultrasonore émise en direction de la cage thoracique 4 du patient est réfléchie puis reçue et traitée par le circuit de réception ultrasonore.Ce circuit est constitué
d'un transducteur ultrasonore 13, d'un amplificateur
14 et d'un bloc d'adaptation logique 15. Le signal ultrasonore reçu à l'entrée du transducteur 13 est en
effet converti en un signal électrique ultrasonore de ndnwe fréquence, pui ~mpliflé par l'amplificateur 1! et enfin transformé par le bloc d'adaptation logique 15 en un signal analogique ou numérique apte à Autre reçu par le bloc 12 de logique de commande des compteurs et décompteurs.The ultrasonic emission circuit successively comprises an oscillator 6 for timing the emission, a monostable initialization 7, a monostable of emission duration 8, an ultrasonic frequency oscillator 9, an amplifier 10 and an ultrasonic transducer 11. The electrical emission signal is in fact attacked at the pulse edge of the timing oscillator 6 and is maintained during the timing period (approximately 5 seconds). It is then initialized by the monos table 7 controlling n parallel the counters and down counters 17 connected to the logic of ooma mande 12 of the midline, then reduced by the monostable 8 in a tempo interval of 1 mus corresponding to a transmission cycle of 1 ms every 5 seconds. The output signal then commands in this cycles an ultrasonic oscillator 9 (40 kHz) whose output ultrasonic frequency signal is amplified and transmitted to an ultrasonic transducer
it ensuring ultrasonic effect. The ultrasonic pulse emitted in the direction of the patient's rib cage 4 is reflected and then received and processed by the ultrasonic reception circuit.
an ultrasonic transducer 13, an amplifier
14 and a logic adaptation block 15. The ultrasonic signal received at the input of the transducer 13 is in
effect converted into an ultrasonic electrical signal of ndnwe frequency, then amplified by amplifier 1! and finally transformed by the logic adaptation block 15 into an analog or digital signal suitable for Other received by the block 12 of control logic for up and down counters.

Les seconds moyens permettant d'actionner à distance le système d'alarme 5 correspondent à la ligne médiane du schéma de la figure 2. Cette ligne comprend un oscillateur de comptage-décomptage 162 le bloc logique de commande des compteurs et décompteurs 12, un bloc compteur décompteur 17, un bloc de comparaison des résultats de décomptage 189 un bloc 19 de comptage des résultats précédents et de commande de l'alarme d' apnée0
L'oscillateur 16 dont la fréquence d'oscillation est de 1 Mhz fournit la base de temps du comptage binaire de la durée de retour de l'impulsion ultrasonore réfléchie, effectué au bloc 17 compteur-décompteur.Ce comptage est commandé par l'intermédiaire du monostable d'initialisation 7 agissant sur la logique de commande 12 dès le front d'impulsion de a'oscillateur de caden cernent. Le traitement du signal au bloc 17 compteurdécompteur s'effectue par cycle de deux émissions d'ultrasons g à la première émission un comptage de la durée de retour des ultrasons est effectué seul, à la seconde émission en plus du comptage un décomptage doedeux valeurs de comptage des deux émisions est réalisé.The second means making it possible to actuate the alarm system 5 remotely correspond to the center line of the diagram in FIG. 2. This line comprises an up-down counting oscillator 162 the logic block for controlling the up and down counters 12, a block up-down counter 17, a block for comparing the down-count results 189 a block 19 for counting the previous results and for controlling the apnea alarm 0
The oscillator 16, the oscillation frequency of which is 1 MHz, provides the time base for the binary counting of the return duration of the reflected ultrasonic pulse, carried out at the counter-down counter block 17. of the initialization monostable 7 acting on the control logic 12 from the pulse edge of the cadenent oscillator. The signal processing in block 17 up-down counter is performed by cycle of two ultrasonic transmissions g at the first transmission a counting of the ultrasound return time is carried out alone, at the second transmission in addition to counting a count down of two values of the two transmissions are counted.

Une remise à zéro des compteurs est effectuéeensuite.  A counter reset is carried out thereafter.

La valeur de décomptage obtenue à la seconde émission est enregistrée au bloc 18. Si cette valeur est égale à zéro plus ou moins un, les deux mesures sont considérées comme égales et représentent une variation de distance nulle ent#re deux émissions. Dans le cas contraire on considère qu'il y a variation de cette distance, donc respiration . Trois valeurs nulles successives décelées au bloc 19 de comptage et de génération de l'alarme provoquent le déclenchement de l'alarme 5. The countdown value obtained on the second transmission is recorded in block 18. If this value is equal to zero plus or minus one, the two measurements are considered to be equal and represent a zero distance variation between two transmissions. Otherwise we consider that there is variation of this distance, therefore breathing. Three successive zero values detected in block 19 for counting and generating the alarm cause alarm 5 to be triggered.

En ce qui coneerne les caractéristiques techniques de l'appareil on notera que le domaine des distances d'utilisation au patient sera avantageusement de 20 à 40 cm, les distances minimales et maximales de mesure étant respectivement de 10 et 80 cm. La variation minimale de distance détectée est d'environ 0,5 mm à 20 cm et de 0,25 mm à 40 cm. With regard to the technical characteristics of the device, it will be noted that the range of the distances of use to the patient will advantageously be from 20 to 40 cm, the minimum and maximum measurement distances being respectively 10 and 80 cm. The minimum variation in distance detected is approximately 0.5 mm at 20 cm and 0.25 mm at 40 cm.

En outre, les opérations mentionnées ci-dessus peuvent être assurées par-un microprocesseur dont la mise en oeuvre diminue le nombre des composants surtout si un dialogue est prévu entre le système de surveillance et une console de centralisation. In addition, the operations mentioned above can be carried out by a microprocessor, the implementation of which reduces the number of components, especially if a dialogue is provided between the surveillance system and a centralization console.

L'invention apporte ainsi un moyen compact, simple et efficace pour la surveillance à distance de la respiration des malades  The invention thus provides a compact, simple and effective means for remote monitoring of patient breathing.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1.- Dispositif de surveillance à distance de la respiration d'une personne alitée, caractérisé en ce quil comprend des premiers moyens (1) éloignés du patient (4) et aptes à apprécier la distance qui les sépare de sa cage thoracique par émission à intervalles réguliers en direction de celle-ci d'impulsions ultrasonores et par réception des ondes réfléchies par ladite cage thoracique, et des seconds moyens reliés auxdits premiers moyens, pour actionner à distance un système d'alarme (5), lorsque la distance qui sépare la cage thoracique du patient desdits premiers moyens et que détectent ceux-ci lors d'au moins deux impulsions ultra-sonores successives ne varie pas de plus d'une valeur prédéterminée. 1.- Device for remote monitoring of the breathing of a bedridden person, characterized in that it comprises first means (1) distant from the patient (4) and capable of assessing the distance which separates them from his rib cage by transmission to regular intervals in the direction of the latter of ultrasonic pulses and by reception of the waves reflected by said rib cage, and second means connected to said first means, for actuating a remote alarm system (5), when the distance which separates the rib cage of the patient of said first means and that these detect during at least two successive ultrasonic pulses does not vary by more than a predetermined value. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (1) sont constitués par des circuits émetteurs et récepteurs ultrasonores, 2.- Device according to claim 1, characterized in that the means (1) are constituted by ultrasonic transmitter and receiver circuits, - le circuit émetteur ultrasonore comprenant successivement et en série un oscillateur(6)de cadencement de l'émission, un monostable d'initialisation(7) relié en parallèle à un bloc (12) de logique de commande de comptagedécomptage de la durée de retour de émission ultrasonore réfléchie, permettant notamment ltinitialisation du comptage, un monostable de durée d'émission (8), un oscillateur de fréquence ultrasonore (9), un amplificateur(10) et un transducteur ultrasonore (11) assurant l'émission ultrasonore, - the ultrasonic transmitter circuit comprising successively and in series an oscillator (6) for timing the transmission, an initialization monostable (7) connected in parallel to a block (12) of counting control logic counting down the return time of reflected ultrasonic emission, allowing in particular the initialization of counting, a monostable of emission duration (8), an ultrasonic frequency oscillator (9), an amplifier (10) and an ultrasonic transducer (11) ensuring the ultrasonic emission, - le circuit récepteur ultrasonore comprenant suc cessivementet en-série un transducteur ultrasonore (13) de réception, un amplicateur (14) et un bloc d'adaptation logique (15) transformant le signal de sortie de 1ampll- ficateur (14) en un signal analogique ou numérique apte à entre utilisé par le bloc de logique de commande (12). - the ultrasonic receiver circuit comprising successively and in series an ultrasonic transducer (13) for reception, an amplifier (14) and a logic adaptation block (15) transforming the output signal of 1 amplifier (14) into a signal analog or digital suitable for input used by the control logic block (12). 3.- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les seconds moyens permettant d'actionner à distance, le système d'alarme (5) comprennent un oscillateur (16) de comptage-décomptage de lMhZ de fréquence, le bloc (12)- de logique de commande des compteurs et décompteurs, un bloc (17) compteur#décompteur effectuant toutes les deux émissions un comptage de la durée de retour de l'émission puis un décomptage des deux valeurs précédentes à la seconde émission et enfin une remise à zéro, un bloc (18) de comparaison des résultats de décomptage, un bloc (19) de comptage des résultats précédents et de commande de l'alarme (5).  3.- Device according to one of claims 1 and 2, characterized in that the second means for actuating remotely, the alarm system (5) comprise an oscillator (16) counting-down counting of frequency lMhZ , the block (12) - of up and down counter control logic, a block (17) counter # down counter performing every two transmissions a counting of the return time of the transmission then a countdown of the two previous values to the second transmission and finally a reset, a block (18) for comparing the downcounting results, a block (19) for counting the previous results and for controlling the alarm (5). 4.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cadence d'émission ultrasonore est de 5s. 4.- Device according to one of the preceding claims, characterized in that the ultrasonic emission rate is 5s. 5.- Dispositif selon lune des revendications précédentes, caractérisé en ce que la durée de l'émission ultrasonore est de 1 ms. 5.- Device according to one of the preceding claims, characterized in that the duration of the ultrasonic emission is 1 ms. 6.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fréquence de l'émission ultrasonore est de 40 Khz.  6.- Device according to one of the preceding claims, characterized in that the frequency of the ultrasonic emission is 40 Khz. 7.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les distances d'utilisation de l'émetteur récepteur (1) au patient sont comprises entre 10 et 80 cm, la plage d'utilisation recommandée étant de 20 à 40 em.  7.- Device according to one of the preceding claims, characterized in that the distances of use of the transceiver (1) to the patient are between 10 and 80 cm, the recommended range of use being from 20 to 40 em. 8.- Dispositif selon lune des revendications précédentes, caractérisé en ce que la variation minimale de distance détectée est d'environ 0,5 mm à 20 cm et 0,25 mm à 4o cm. 8.- Device according to one of the preceding claims, characterized in that the minimum variation in distance detected is approximately 0.5 mm at 20 cm and 0.25 mm at 40 cm. 9.- Ensemble de dispositifs selon lauze des revendications précédentes, caractérisé en ce que les systèmes d'alarme (5) desdits dispositifs sont regroupés dans une unique enceinte, sous la surveillance d'une seule personne.  9.- A set of devices according to lauze of the preceding claims, characterized in that the alarm systems (5) of said devices are grouped in a single enclosure, under the supervision of a single person.
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